SU1089170A1 - Способ нанесени карбидных покрытий на поверхность изделий из низкоуглеродистых сталей - Google Patents

Abstract

1.СПОСОБ НАНЕеЕНИЯ КАРБИДНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ПОВЕРХНОСТЬ ИЗДЕЛИЙ ИЗ НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ, включающий введение в камеру смеси порошка карбидообразуилцего металла и древесного угл , помещение в эту смесь обрабатьшаемых изделий, вакуумирование , нагрев до температуры насыщени , повторное вакуумирование, введение в камеру хлорсодержащего вещества, вьщержку при температуре насьщени  и охлаждение, отличаю щ и йс   тем, что, с целью интенсификации процесса, после нагрева до температуры насыщени  провод т промежуточную вьщержку в те-, чение 0,7-1,0 ч, а в насыщающую смесь дополнительно ввод т карбонаты щелочных и/нли щелочноземельных металлов При следук цем соотношении компонентов, мас.%: Древесный 12,0-27,0 уголь Карбонаты щелочных и/или щелочноземель0 ,5-3,0 ных металлов (Л Порошок карбидообразующего Остальное металла 2. Способ по п. 1, о т л и чающийс  тем, что в качест ,ве хлорсодержащего вещества ввод т хлорную медь в количестве 3-8 г/м. 00 со

Description

Изобретение относитс  к получени диффузионных покрытий на поверх ности деталей из низкоуглеродистых ста лей (,4%), что широко используетс  в машиностроительной и других отрасл х промышленности дл  повышени  эксплуатационных свойств изделий . Известен способ получени  карбид ного покрыти , вкшочан ций загрузку изделий в реактор, промывку инертны газом, нагрев до температуры набыщени  в атмосфере инертнЪго газа и добавление водорода дл  удалени  примесей. Затем в реактор ввод т газообразный углерод, галоидную сол металла, водород и инертный газ-носитель Ц . Недостатками указанного способа  вл ютс  взрьшоопасность вследствие использовани  ,в процессе нанесени  покрытий водорода; большой расход непрореагировавших компонентов и, в частности хлоридов титана вследст вие осуществлени  процесса нанесени покрытий при непрерывном протоке че рез реактор газовой фазы; загр знение окружающей среды вредными химическими соединени ми вследствие выноса их в атмосферу. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ пол ченир карбидных покрытий на поверхности изделий из низкоуглеродистых сталей, включающий помещение деталей в камеру с порошком карбидо ,образующего металла и древесным углем , вакуумирование, нагрев деталей до температуры насыщени , повторное вакуумирование, введение в камеру хлорсодержащего вещества, выдержку прк температуре насыщени  и охлаждение 2. . . Недостатками указанного способа  вл етс  небольша  толщина получаемых покрытий, больша  продолжительность изотермической вьщержки, увеЗшчивающа  энергозатраты на проведение процесса, необходимость испол зовани  токсичного -четьфеххлористог углерода. Цель изобретени  - интенсификаци  процесса. Поставленна  цель достигаетс  тэм, что в отличие от известного способа нанесени  карбидных покры ,тий на поверхность изделий из низ702 коуглеродистых сталей, включающего введение в камеру смеси порошка карбидообразующего металла и древесного угл , помещение в зту смесь обрабатываемых изделий, вакуумирование, нагрев до температзфы насьш1ени , повторное вакуумирование, введение в камеру хлорсодержащего вещества, выдержку при температуре насыщени  и охлаждение, после достижени  температуры насьш1ени  провод т промежуточнзпо выдержку в течение 0,7-1,0 ч, а в насьш ающую смесь дополнительно ввод т карбонаты щелочных и/или ще-. лочноземельных металлов при следующем соотношении компонентов, мас.% Древесный уголь12,0-27,0 Карбонаты щелочных и/или щелочно-земельных металлов0,5-3,0 Порошок карбидообразующего металлаОстальное . Согласно предлагаемому способу в качестве хлорсодержащего вещества ввод т хлорную медь в количестве 3-8 г/м2. Уменьшение хлорсодержащего вещества ниже указанных пределов приводит к. уменьшению количества вьщел ющегос  хлора,которьй вступает в реакцию с порошками карбидообразующих металлов, образу  хлориды. Хлориды транспортируют атомы металла к насьш1аемой поверхности, поэтому недостаточное их количество приводит к уменьшению толщины карбидного сло . Увеличение расхода хлорсодержащих веществ более указанных пределов приводит к по влению избыточного количества хлора, полностью не всту пающего в реакцию с порошками металлов , что в свою очередь приводит к разъеданию хлором поверхности, к уменьшению толщины и ухудшению качества покрыти . Испдльзование в качестве хлорсодержащего вещества нетоксичной хлорной меди позвол ет избежать присутствие в газовой фазе вредных балластных примесей, например, водорода, ухудшакнцих свойства покрытир, а также ускорит диффузию атомов карбидообразующих металлов вследствие адсорбировани  поверхностью издели  атомов меди. Вводимые в камеры карбонаты щелоч ных и/или щелочноземельных металлов при нагреве до температур насьщени  вьщел ют двуокись углерода СО, кото ра , реагиру  с древесным углем, генерирует дополнительные порции оки си углерода СО и, таким образом, ускор ет образование науглероживающей газовой атмосферы и првьшает ее активность. Предлагаемое соотношение компоне тов способствует образованию в поверхностных сло х изделий твердого раствора с содержанием углерода на внешней границе 1,0-0,55%. Проведение промежуточной вьщержки после достижени  температуры насыщени  позвол ет развить зону с градиентом концентрации углерода 0,2-0,3% до 600-800 мкм. Така  толщина внешней науглероженной зоны позвол ет в дальнейшем сформировать карбидное покрытие большой толщины и Предотвращает обезуглероживание о новного материала. Способ осуществл ет следующим образом. Издели  помещают в камеру с поро ком, по меньшей мере одного из металлов IV-VI А групп Периодической системы, древесным углем и карбонатами щелочньпс и/или щелочноземель ных металлов. Камеру герметизируют, создают в ней вакуум 10 мм рт.ст., отключают вакуумный насос, производ т нагрев до температур насыщени , осуществл ют промежуточную выдержку в течение 0,7-1,0 ч, повторное вакуумирование до давлени  10 мм рт отключают форвакуумньй насос, ввод т в камеру хлорсодержащее веществ осуществл ют вьщержку и охлаждают до комнатной температуры. Выбор состава покрыти  и, соответственно , карбидообразующих метал-j лов провод т исход  из условий эксплуатации изделий. Так, например, если мерительный инструмент или направл ющие контактируют с углеродистыми , легированными стал ми, то в камеру ввод т порошок титана или сочетание титана с ванадием, если контакт осуществл етс  с титаном и его сплавами - порошок хрома или сочетание ниоби  с хромом, ванади  с ниобием. Пример. Издели  из техничесKoi o железа и стали 20 помещают в камеру с порошком титана, древесным углем и карбонатами бари  и натри  при следующем соотношении компонентов , мас.%: Порошок титана 87,5 Древесный уголь12 0 BaCOj + 0,5 Камеру герметизир1здаТ, вакуумирую:Т до давлени  10 мм рт.ст., отключают вакуумный насос, нагревают до 1050 С, осуществл ют вьщержку в течение 0,8 ч вновь вакуумирзпот до давлени  Ю мм рт. ст., отключают вакуумный насос, ввод т 5 мл/м четыреххлористо го углерода и осуществл ют,.вьщержку в течение 3 ч. После окончани  продес ;са нанесени  покрыти  детали вместе с камерой охлаждают до комнатной температуры . В результате на поверхности издё- ЛИЙ образуютс  слои из карбида титана толщиной: на техническом железе 12 мкм, на стали 20 14 мкм.Были проведены аналогичные нагревы изделий из Зтих же материалов с использованием других составов и температурно-временных режимов. Результаты сравнительных испытаний с использованием предложенного и известного способов приведены в таблице.

Древесный уголь

Порошок титана

Древесный уголь

Порошок титана

Древесный уголь

Порошок титана

Древесный уголь

Порошок титана

Древесный уголь

Порошок титана

Древесный уголь

Порошок титана

Древесный уголь

Продолжение таблицы

Claims (2)

1.СП0С0Б НАНЕСЕНИЯ КАРБИДНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ПОВЕРХНОСТЬ ИЗДЕЛИЙ

ИЗ НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ, включающий введение в камеру смеси порошка карбидообразующего металла и древесного угля, помещение в эту смесь обрабатываемых изделий, вакуумирование, нагрев до температуры насыщения, повторное вакуумирование, введение в камеру хлорсодержащего вещества, ввдержку при температуре насыщения и охлаждение, отличаю щ и й с я тем, что, с целью интенсификации процесса, после нагрева до температуры насыщения проводят промежуточную выдержку в те-, чение 0,7-1,0 ч, а в насыщающую смесь дополнительно вводят карбонаты щелочных и/или щелочноземельных металлов при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Древесный уголь 12,0-27,0

Карбонаты щелочных и/или щелочноземельных металлов Порошок карбидообразующего металла

0,5-3,0

Остальное

2. Способ поп. 1, отличающийся тем, что в качест ве хлорсодержащего вещества вводят iхлорную медь в количестве 3-8 г/м².

^SU_n,. 1089170 >

/ ¹