SU1763519A1 - Состав дл титанировани стальных изделий - Google Patents

Abstract

Использование: в химико-термической обработке стальных изделий в порошковой среде. Сущность изобретени : состав содержит , мае. %: порошок титана 40-50, гек- сафтортитанат кали  1-3, окись алюмини  - остальное. 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к химико-термической обработке, а именно к диффузионному нанесению покрытий в порошковой среде.

Известен порошок дл  титанировани  стальных изделий, содержащий, мае. %: Порошок титана75

Окись алюмини 24

Хлористый алюминий1

Детали загружают в контейнер, помещают в печь и выдерживают при температуре 1000-1200°С до 10 ч. В результате титанировани  данным составом толщина карбидного сло  составл ет 25-30 мкм (1).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к за вл емому решению  вл етс  состав дл  титанировани  стальных изделий, содержаний в мае. %:

Порошок титана50

Окись алюмини 44,5

Хлористый аммоний4

Хлористый цинк1,5

Титанирование проводитс  при температуре 1100°С и выдержке 5 часов, в результате чего т олщина карбидного сло  составл ет пор дка 50 мкм.

Однако недостатками известного состава  вл ютс  незначительные толщины карбидного сло  и износостойкость, а также гетерогенна  структура карбидного сло .

Цель изобретени  - увеличение насыщающей способности состава и износостойкости изделий.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что состав дл  титанировани  стальных изделий , содержащий порошок титана, окись алюмини  и активатор, согласно изобретению , в качестве активатора содержит гекса- фтортитанат кали  при следующем соотношении компонентов, мае. %: Порошок титана. 40-50

Гексафтортинат кали  1,0-2,0 Окись алюмини Остальное

Оптимальное количество вводимого в состав гексафтортитаната кали  определено экспериментальным путем.

Результаты испытаний представлены в табл. 1 , где показана зависимость вли ни  количества активатора в порошковой смеси

(/

С

vi о

CJ

ел

-А

о

на насыщенную способность состава и износостойкость изделий.

Процесс титанировани  проводили при температуре 1000°С в течение 4-х ч, образцы из стали 08кп, У10 размерами 10x10x10 мм.

Как следует из данных таблицы, при увеличении содержани  гексафтортитаната кали  более 1 мае. % повышаетс  общий слой на стали 08кп и У10 и карбидный слой на стали У10, износостойкость также повышаетс .

При содержании гексафтортитаната кали  более 2 мае. % наблюдаетс  образование пор в карбидном слое, которые ухудшают свойства покрыти .

Уменьшение содержани  гексафтортитаната кали  менее 1 мае. % приводит к уменьшению общего сло  на стали 08кп и У10, карбидногоо сло  на стали У10; понижение износостойкости.

Увеличение скорости диффузии можно объ снить следующим - при температуре насыщени  гексафтортитанат кали  распадаетс  на фтористый титан, который взаимодейству  с поверхностью обрабатываемой детали образует активные атомы титана, что приводит к увеличению концентрации титана на поверхности обрабатываемой детали.

Таким образом, наилучшими показател ми с достаточно высокой износостойкостью дл  стали У10-2,2-2,3 , дл  стали 08кп - 2,0-2,3 10 и толщиной общего сло  дл  стали 08кп - 550-580 мкм, стали У10 - 596-610 мкм, толщиной карбидного сло  дл  стали У10 - 60-79 обладают смеси 2,3,4.

Диффузионное титанирование обрабатываемых изделий предлагаемым составом производитс  следующим образом. Изделие очищают от ржавчины и гр зи. Готов т титанирующую смесь путем смешивани  порошков титана с окисью алюмини  и гексафтортитаната кали . Все вместе перемешиваютс  в смесителе. Заполн ют тигель готовой смесью и помещают в печь, нагретую до температуры 850-1000°С и выдерживают 4 ч. После чего тигель охлаждают на воздухе в течение 1-1,5 ч.

При титанировании в порошковой смеси детали упаковывают в следующем пор дке . На дно тигл  помещают слой титанированного состава толщиной 20-30 мм. Затем укладывают слой деталей так, чтобы рассто ние до стенок тигл  и между детал ми было не менее 15-20 мм.

.Детали засыпают слегка уплотн   тита- нирующим составом. Рассто ние между сло ми деталей должно быть не менее 20 мм. Верхний слой засыпают толщиной 2030 мм над детал ми. Дл  предотвращении  окислени  деталей используют плавкий затвор .

При выборе технологии температуру на- грева 850°С, 950°С и 1000°С установили экспериментальным путем.

Примеры, подтверждающие возможность осуществлени  изобретени , с получением положительного эффекта при 0 использовании всей совокупности существенных признаков изобретени , указанных в формуле изобретени .

Пример 1. Провод т титанирование образцов из стали У10 и 08кп с размерами 5 10x10x10 мм, которые очищали от ржавчины и обезжиривали.

Дл  получени  покрыти  готов т насыщающую смесь при следующем содержании компонентов, мае. %: 0 Порошок титана40

Окись алюмини 58

Гексафтортитанат кали 2,0

Смешивают в смесителе в течение 0,5 ч титанирующую смесь, затем образцы уклады- 5 вают в тигли и засыпают насыщающей смесью толщиной 20 мм. Навод т плавкий затвор и помещают тигли ъ печь, нагретую до 850°С, выдерживают в течение 4-х часов. Затем тигли извлекают из печи, охлаждают 0 в течение 1 ч и распаковывают.

Исследование полученных образцов провод т следующим образом. Микротвердость определ ют на микротвердомере ПМТ-3. Износостойкость определ ют на ма- 5 шине СМЦ-2. Толщину сло  определ ют на металлографическом микроскопе МИМ-8. Определение чистоты поверхности производ т визуально.

Пример 2. Титанирование провод т 0 аналогично примеру 1.

Титанирующий состав имеет следующее содержание компонентов, мас.%:

порошок титана- 45

окись алюмини -53,5

5 гексафтортитанат кали  -1,5

Температура нагрева - 950°С, выдержка - 4 часа.

Результаты испытаний приведены в табл.2,

0 ПримерЗ. Провод т аналогично примеру 1.

Титанированный состав имеет следующее содержание компонентов, мае. %:

Порошок титана50

5 Окись алюмини 49

Ге кса фто ртита наткали 1,0

Температура процесса 1000°С, врем  выдержки - 4 ч.

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Дл  сравнени  толщины полученных диффузионных слоев титанирование провод т на образцах из стали 08кп и У10, приготовленных по примеру 1, 2, 3 и в смеси, вз той за прототип (см. Протасевич Б.Ф, Исследование закономерностей формировани  и свойств диффузионных титаниро- ванных слоев на стал х. Диссерт. на соиск. учен. степ, к.т.н., Минск, 1984), содержащий , мае. %: Порошок титана 50 Окись алюмини  44,5 Хлористый аммоний 4,0 Хлористый цинк 1,5 Титанирование проводили при темпе- ратуре 850°С, 950°С, 1000°С, врем  выдержки - 4 часа. Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Результаты сравнительных исследований , полученных образцов по примерам 1, 2,3 и по примерам прототипа представлены в табл. 2.

Как видно из данных табл. 2, использование предлагаемого состава дл  тита- нировани  по сравнению с известным обеспечивает увеличение толщины карбидного сло  дл  изделий из Стали У10 в 1,5-2 раза, увеличение толщины диффузионного сло  дл  стали 08кп в 1,5-4 раза, дл  стали У10 в 1,5-2 раза; повышение износостойкости в 3 раза.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Состав дл  титанировани  стальных изделий , содержащий порошок титана, окись алюмини  и активатор, отличающий- с   тем, что, с целью увеличени  насыщающей способности состава и износостойкости изделий, он в качестве активатора содержит гексафтортитанат кали  при следующем соотношении компонентов, мае. %:

   Порошок титана40-50

   Гексафтортитанат

   кали 1-3

   Окись алюмини Остальное

   Таблица 1

   Таблица 2