SU1650770A1 - Состав дл борировани стальных изделий - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к химико- термической обработке металлов и мо- t жет быть использовано в машиностроении , судостроении, инструментальном производстве. Целью изобретени   вл етс  повышение эксплуатационной и коррозионной стойкости изделий и насыщающей способности состава. Это достигаетс  тем, что боридные покрыти  получают в порошковой смеси следующего состава, мас.%: порошок сурьмы 1 - 4, технический карбид бора - остальное. Это позвол ет получить на стальных издели х боридные слои до 75 мкм 1 ил о, 2 табла

Description

Изобретение относитс  к химико- термической обработке материалов и может быть использовано в машиностроении , судостроении, пищевой промышленности , инструментальном производстве дл  упрочнени  инструмента, оснастки деталей и узлов, работающих в услови х износа.

Цель изобретени  - повышение эксплуатационной стойкости, коррозионной стойкости обработанных изделий и насыщающей способности состава.

На чертеже приведен график изменени  микротвердости по толщине диффузионного сло .

Состав дл  борировачи  содержит технический карбид бора и порошок сурьмы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Порошок сурьмы 1-4

Технический карбид

бораОстальное

Сурьма Sb представл ет собой кристаллы серебристого цвета и плавитс  при температуре 630,5СС.

Карбид бора (В.С) используют в виде порошка технической чистоты. Может поставл тьс  по ГОСТ 5744-74 э виде порошков зернистостью 16-М5 дл  шлифовально-полировальных операций , первый сорт содержит, мас.%: В4С 90 - 93; В203 0,4 - 0,5; Ссвободн 5 - 10. По твердости и абразивной способности он превосходит все абразивные материалы, за исключением алмаза.

Использование сурьмы в совокупности с порошком технического карбида бора в указанных выше количествах приводит к росту толщины боридного сло  в 1,3b раза, снижению хрупкости диффузионного покрыти  в 1,4 - 1,5 раза, увеличению их коррозионной

С

ел о 1

стойкости в 1,5 раза по сравнению с известным составом

Процесс насыщени  сталей бором происходит следующим образом:

восстановление В20 (вход щего в состав технического .C) карбидом бора до субокисла

вго3 + в4с г2 + со + вс;

диспропорционирование , на поверхности металла с образованием атомарного бора

ЗВ2Ог 2В + ,;

диффузи  бора в глубь металла.

Увеличение толщины боридных по- крытий происходит вследствие более активного состава насыщаемой смеси, чем состав технический,,

При нагреве до температуры бори- ровани  происходит расплавлени сурьмы (tnrt 630,5°С), вход щей в предлагаемый насыщающий состав При этом сурьма, наход ща с  в жидком состо нии, диффундирует в сталь с большей скоростью, чем бор, и обра- зует с железом твердый раствор замещени  о Сурьма уменьшает энергию взаимодействи  атомов бора с дислокаци ми , что должно повышать скорость диффузии атомов бора Уменьшение

св зи атомов бора с дислокаци ми обуславливает более высокую пластичность сло  о

Диффузи  сурьмы и бора в сталь приводит к образованию под слоем боридов железа переходной зоны, состо ний из интерметаллидов железа, сурьмы и бора с микротвердостью в 2,5 - 3,5 раза меньшей, чем микротвердость боридов железа. Это обус- ловливает плавное снижение твердости по глубине сло . Кроме того, в переходном пластичном слое происходит релаксаци  напр жений, возникающих в слое боридов, что с учетом сниже- ки  хрупкости сло  боридов, легиро ванных сурьмой, обеспечивает более высокую пластичность диффузионного сло .

Пример. В контейнер из нер- жавеющей стали засыпают смесь порошков технического карбида бора и сурьмы предлагаемого состава Затем в контейнер помещают издели  и засыпают указанной порошковой смесью Дл  отделени  реакционного пространства контейнера от печной атмосферы и предотвращени  проникновени  в него воздуха контейнер закрывают листо

Q с

g

5

5

асбеста и засыпают натросиликатное стекло толщиной 10 мм. При нагреве до температуры борировани , состав- , л ющей 95СГС, продолжительностью 4 ч натросиликатное стекло расплавл етс  (750 - 800°С) и герметизирует контейнер. По окончании изотермической выдержки контейнер с детал ми извлекают из печи и охлаждают до комнатной температуры на воздухе. После охлаждени  контейнера силикат разбивают, контейнер распаковывают и извлекают детали с чистой поверхностью , не требующей дополнительной очистки

Микрохрупкость слоев оценивают по известной методике. Коррозионную стойкость оценивают весовым методом , в качесте коррозионной среды выбран 10%-ный раствор испытани  провод т в течение 10 сут.

Толщину и микротвердость боридных определ ют на приборе ПМТ-3 по стандартной методике. В приведены характеристики боридных покрытий на стали 45 (услови  насыщени : t 950°С,Ј 4 ч), в табл.2 - стойкость гибочных штампов стали У8 с боридными покрыти ми при тех же услови х насыщени .

Оптимальным составом  вл етс  состав по примеру 5, мас.%:

Сурьма3

Технический карбид бора 97

Как видно из табл,1, применение предлагаемых составов позвол ет повысить толщину боридных покрытий в 1,36 раза. При этом формируетс  не только зона боридов железа, но и переходна  зона, котора  в известном составе отсутствует Наличие переходной зоны обуславливает плавное снижение твердости по толщине диффузионного сло  от максимальных значений на поверхности, средних значений в переходной зоне и более низких значений микротвердости на границе переходной зоны и стальной матрицы Переходна  зона играет демпфирующую роль, , эти покрыти  имеют большую стойкость в услови х износа и динамических нагрузок. Микрохрупкость боридных слоев снижаетс  в 1,4 - 1,5 раза, а коррозионна  стой- ( кость слоев в 10%-ном растворе H4SO возрастает в 1,5 раза по сравнению с известным составом.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Состав дл  борировани  стальных изделий, содержащий технический карбид бора, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эксплуатационной стойкости, коррозионной стойкости обработанных изделий и

    

     й

   16507706

   насыщающей способности состава, он дополнительно содержит порошок сурь1 : мы при следующем соотношении компонентов ,

   Порошок сурьмы 1 - 4 Технический карбид бора Остальное

   Таблица I

   Примечание. Верхние значени  микротвердости переходной зоны на границе с боридами, нижние - у границы с исходной структурой стали.

   Таблица 2

   HfiMo

   шо

   so

   /Од 150 h, MKH