SU1731875A1 - Способ термодиффузионного комплексного легировани стальных изделий - Google Patents

Abstract

Использование: дл  повышени  эксплуатационных характеристик, в частности кор- розионной стойкости, изделий из углеродистых сталей, примен емых в химической , нефт ной, приборостроительной, машиностроительной и пищевой отрасл х промышленности. Сущность изобретени : на поверхность стальных изделий предварительно нанос т смесь окисей хрома и никел  при массовом соотношении между ними (2 - 1,4):1 и затем провод т отжиг в смеси кремни  и кремнезема при массовом соотношении между ними 1:(4 - 6). Обработка стальных изделий (Ст 3) по данному способу обеспечивает скорость коррозии при комнатной температуре в 10- и 60-ных растворах азотной кислоты соответственно v3 -2

Description

Изобретение относитс  к металлургии, а именно к химико-термической обработке металлов и сплавов в порошковых средах, и может быть использовано дл  повышени  эксплуатационных характеристик, в частности коррозионной стойкости изделий из углеродистых сталей, примен емых в химической, нефт ной, приборостроительной , машиностроительной и пищевой отрасл х промышленности.

Известен способ комплексного термодиффузионного легировани  поверхности стальных изделий, включающий предварительное никелирование методом гальванического нанесени  и последующий отжиг в среде из окиси хрома, п тиокиси ванади , алюминийсодержащего восстановител , силикокальци  и хлористого аммони  при температуре 900°С в течение 4 ч.

В результате такого процесса происходит алюминийтермическое восстановление оксидов металлов, которые, наход сь в свежевосстановленной активной форме, диффундируют через никелированную поверхность в сталь и образуют коррозион- ностойкий слой.

Недостатком этого способа,  вл етс  необходимость проведени  предварительного никелировани  путем электролиза из водных растворов солей никел , что неизбежно св зано с образованием больших объемов сливных вод, загр зн ющих окружающую среду. Кроме того, в ходе последующего отжига происходит выделение и выброс в атмосферу  довитых хлоридов, что также

ч

W

00 4 СЛ

весьма неблагопри тно с точки зрени  экологии .

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ диффузионного хромосили- цировани  никелированных стальных изделий, включающий предварительное никелирование и последующий отжиг в порошковой среде, состо щей из окиси хрома, окиси молибдена, алюмини , силикокаль- ци , хлористого аммони  и окиси алюмини  при 900°С в течение 4 ч.

Этот способ обеспечивает повышение коррозионной стойкости в азотной кислоте предварительно никелированных углеродистых сталей, однако он не лишен тех же недостатков, что и способ, описанный выше , а именно: необходимость дополнительной технологической операции - никелировани  и использование  довитых хлоридов.

Целью изобретени   вл етс  улучшение экологических условий и снижение тру- доемкости при сохранении уровн  коррозионной стойкости.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном способе, включающем отжиг в порошковом составе, содержащем окись хрома и кремнийсодержащий восстановитель , порошковый состав дополнительно содержит окись никел  при массовом соотношении с окисью хрома 1:(2,0 - 1,4), порошковый состав предварительно нанос т на поверхность стальных изделий, после чего провод т отжиг в смеси кремни  и кремнезема при массовом соотношении между ними 1:(4 - 6).

Сущность способа состоит в том, что нанесенные на поверхность стали окислы металлов в ходе отжига полностью восстанавливаютс  кремнием до элементарных хрома и никел , которые одновременно с кремнием диффундируют в поверхностный слой, образу  защитное покрытие по составу , близкое к известным хромоникелевым нержавеющим стал м, например 12Х18Н10Т.

Предлагаемый способ не требует предварительного никелировани , которое по существу заменено механическим нанесением смеси окислов хрома и никел . Эта операци  проще, чеь никелирование, так как представл ет собой нанесение замешанных , например, на воде обмазок, содержащих смесь порошкообразных окислов хрома и никел . Таким образом, обеспечиваетс  снижение трудоемкости.

Исключение предварительного никелировани  и проведение диффузионного отжига без использовани  вредных дл  здоровь  активаторов приводит к тому, что

процесс  вл етс  практически экологически чистым.

Сохранение коррозионной стойкости на уровне известного способа обусловлено

соответствующим подбором соотношений между кремнием и кремнеземом и между окисью хрома и окисью никел . Необходимо , чтобы количество кремни  было меньше , чем количество кремнезема в 4 - 6 раз,

так как при меньшем содержании кремни  в смеси Si - SJ02 его количество становитс  недостаточным дл  восстановлени  окислов и самого силицировани , а при большем содержании кремни  в указанной смеси поверхностный слой стали, обогаща сь кремнием , обедн етс  хромом и никелем, что приводит к снижению коррозионных свойств. Необходимо также, чтобы количество окиси хрома в 2,0- 1,4 раза превышало

количество окиси никел , так как при меньшем содержании окиси хрома в обмазке Сч20з - NiO поверхностный слой стали обедн етс  хромом, а при большем содержании окиси хрома - никелем, что приводит к ухудшению коррозионных свойств. Предлагаемый способ в случае проведени  отжига при 1200°С в течение 4 - 6 ч обеспечивает образование защитных покрытий толщиной 20 - 25 мкм при следующих значени х поверхностных концентраций легирующих

элементов, мас.%: хром 18-22, никель 9 - 11, кремний 1,5 -2,5.

П р и м е р. На поверхность образцов стали СтЗ толщиной 2 мм и площадью 10 см2 нанос т замещенную на воде обмазку, состо щую из смеси порошков окиси хрома и окиси никел . Обмазку нанос т в количестве 300 г сухой смеси на 1 м2 поверхности стали. Затем образцы помещают в порошкообразную смесь кремни  и кремнезема, которую

берут из расчета 8-103г смеси на 1 м2 обрабатываемой поверхности, и отжигают в контейнере с пл-авким затвором в шахтной электрической печи при 1200°С в течение 5ч,

Услови  и результаты поверхностного, легировани  по предлагаемому способу представлены в таблице.

Скорость коррозии образцов с покрытием в 10%-ном и 60%-ном растворах азотной

кислоты при комнатной температуре составл ет (0,6 - 1,2)-10 3 и (1,6 - 2,0) -10 2 г/м2.ч соответственно. Эти значени  отвечают уровню коррозионной стойкости нержавеющих сталей, а также никелированной и затем хромосилицированной по известному способу стали Ст20, скорость коррозии которой в 10% HN03 при комнатной температуре равна (0,50 - 1.25) 103 г/м2.ч.

Таким образом, предлагаемый способ,  вл  сь экологически чистым и существенно менее трудоемким, обеспечивает сохранение коррозионной стойкости на уровне известного способа.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ термодиффузионного комплексного легировани  стальных изделий, включающий отжиг в порошковом составе, содержащем окись хрома и кремнийсодер- жащий восстановитель, отличающий0

   с   тем,, что, с целью улучшени  экологических условий протекани  процесса и снижени  трудоемкости при сохранении уровн  коррозионной стойкости, порошковый состав дополнительно содержит окись никел  при массовом соотношении с окисью хрома 1:(2,0 - 1,4), порошковый состав предварительно нанос т на поверхность стальных изделий , после чего провод т отжиг в смеси кремни  и кремнезема при массовом соотношении между ними 1 :(4 - 6).