SU836202A1

SU836202A1 - Method and composition for local boronizing of steel parts

Info

Publication number: SU836202A1
Application number: SU792815995A
Authority: SU
Inventors: Феликс Валерьянович Долманов; Сергей Александрович Исаков
Original assignee: Могилевский технологический институт
Priority date: 1979-08-30
Filing date: 1979-08-30
Publication date: 1981-06-07

Description

1one

Изобретение относитс к области машиностроени . Способ может быть использован при химико-термической обработке стальных деталей дл упрочнени их рабочих поверхностей.The invention relates to the field of engineering. The method can be used in the chemical-heat treatment of steel parts to strengthen their working surfaces.

Известен способ упрочнени поверхностей стальных деталей путем борировани из паст или обмазок с печным нагревом в воздушной среде, в сол ных ваннах или с использованием ТВЧ 1 .There is a known method of hardening the surfaces of steel parts by boroning from pastes or daubing with furnace heating in air, in salt baths, or using HDTV 1.

Недостатками известного способа вл ютс длительность процесса, значительные энергозатраты при исполь-, зовании электропечей, высока трудоемкость и большой расход материалов так как пасты и обмазки нанос т вручную слоем большой толщины и после борировани необходима отмывка деталей от остатков пасты, что приводит к загр знению сточных вод.The disadvantages of this method are the length of the process, significant energy consumption when using electric furnaces, high labor intensity and high consumption of materials, since the pastes and coatings are manually applied with a thick layer and after boring the parts need to be washed from the paste. waters

Известен также способ местного борировани из паст, заключак цийс в нанесении на обрабатываемую поверхность сло пасты толщиной 1,52 ,0 мм, состо щей из 50-55% карбида бора и 45-50% криолита (или 84% карбида бора и -16% буры) со св зую-щим на основе кле БФ-4, нагревеThere is also known a method of local boronation from pastes, concluding with applying to the surface being treated a paste layer with a thickness of 1.52, 0 mm, consisting of 50-55% boron carbide and 45-50% cryolite (or 84% boron carbide and -16% borax) with bonding agent based on BF-4 glue, heating

и выдержке детали в, печи в воздушной атмосфере при 900-105О С Г2Д.and exposure parts in the furnace in the air atmosphere at 900-105O G2D.

Нагрев и длительна выдержка деталей в электропечах обусловливает большие энергозатраты при реализации такого способа и необходимость защиты детали от окислени . Последующа отмывка деталей кип чением от остатков пасты приводит к дополни0 тельным трудозатратам и загр знению сточных вод токсичными отходами. Состав пасты обусловливает ручную операцию нанесени ее, возможность обработки деталей только простой 5 конфигурации, отсутствие контрол за толщиной и сплошностью нан сенного сло . Поэтому известный способ характеризуют низка технологичность и большой расход борсодержащих ве0 ществ .Heating and long-term exposure of parts in electric furnaces leads to large energy consumption in the implementation of this method and the need to protect the part from oxidation. Subsequent washing of parts by boiling from paste residues leads to additional labor costs and contamination of wastewater with toxic waste. The composition of the paste determines the manual operation of applying it, the ability to process parts of only a simple 5 configuration, the lack of control over the thickness and continuity of the applied layer. Therefore, the known method is characterized by low processability and high consumption of boron-containing substances.

Целью изобретени вл етс ускорение процесса обработки, повьшение технологичности и экономии борсодержащих веществ.The aim of the invention is to accelerate the processing process, improving the processability and economy of boron-containing substances.

5five

Цель достигаетс тем, что по способу местного борировани стальных детёшей, включающему нанесение борсодержащего покрыти , нагрев и выдержку детали в воздушной атмосфере, The goal is achieved by the method of local boronization of steel children, including the application of a boron-containing coating, heating and holding the part in an air atmosphere,

0 нанесение борсодержащего покрыти Провод т электрофоретическим осаждением на обрабатываемую поверхнос сло аморфного бора толщиной 0,10 ,3 мм, нагрев и ввдержку детали п извод т в тлеющем разр де при оста точном давлении воздуха 5-20 мм рт.ст,, напр жении 300-400 В и плотности тока 0,02-0,03 А/см. . Дл качественного электрофорети j4ecKoro осаждени примен етс сусп зи из с1морфного бора и этилового спирта с содержанием компонентов Бор аморфный, г 200-400 Спирт этиловый, л Остальное Отличие нагрева деталей в тлеющем разр де от нагрева в печах зак лючаетс в ускорении диффузионных процессов, снижении энергозатрат вследствие высокого КПД нагрева, снижении трудозатрат, поскольку об работанна деталь не требует отмыв ки, так как нанесенный слой бора частично распыл етс по механизму катодного распылени и-испарени . Остаточное давление в вакуумной ка мер.е. 5-20 мм рт. ст.. обеспечивает горение тлеющего разр да при напр жении на электродах 300-400 В и плотности тока 0,02-0,03 , чт приводит к нагреву детали до 700900 0 в течение 0,2-1,0 мин. Быст . рый нагрев детали в разр женной воздушной атмосфере не Требует защиты от окислени , Электрофоретическое осаждейие бора на обрабатываемую поверхность детали обеспечивает плотное и равномерное покрытие на поверхности любой конфигурации. Толщина покрыт регулируетс временем осаждени . Электрофорез позвол ет экономить бррсодержащие вещества, так как суспензи используетс многократно, а осаждение бора слоем 0,1-0,3 мм требует минимального его расхода. Наиболее кач;ественное электрофоретическое покрытие получаетс в суспензии аморфного бора и этилового спирта указанного состава,при содержании бора в суспензии менее 200 г/л Электрофоретическое осаждение не происходит вследствие низкой концентрации ионов проводимости. Концентраци бора свыше 400 г/л приводит к образованию рыхлых, .плохо св заннЕДх с поверхностью детали покрытий . Процесс местного борировани по предлагаемому способу провод т в следующей последовательности. Деталь помещают в суспензию указанного состава и включают в электрическую цепь в качестве катода. Производ т осаждение бора до получени сло толщиной 0,1-0,3 мм. Затем деталь помещают в вакуумную камеру. При остаточном давлении воздуха 5-20 мм рт. ст, зажигают тлеющий разр д. По предлагаемому способу подвергали борированию.образцы из сталей 4.5, У8, 5ХНМ, 0 20 мм и высотой 10 мм. Электрофоретическое нанесение бора на торцовую поверхность образцов производили при.напр жении 40 В, В качестве анода использовали графитовый стержень. Толщина нанесенного покрыти контролировалась на горизонтальном оптиметре, Результаты электрофоретйческого нанесени приведены в табл, 1, Таблица 10 application of boron-containing coating Conducted by electrophoretic deposition on the surface being treated an layer of amorphous boron 0.10, 3 mm thick, heating and supporting the part is ejected in a glow discharge with a residual air pressure of 5-20 mm Hg, voltage 300 -400 V and current density of 0.02-0.03 A / cm. . For high-quality electrophoretic j4ecKoro precipitation, a suspension of c1-morphic boron and ethyl alcohol containing components is used Amorphous boron, g 200-400 Ethyl alcohol, l Else due to the high heating efficiency, reduction in labor costs, since the machined part does not require washing, since the applied boron layer is partially sprayed by the cathode sputtering and evaporation mechanism. Residual pressure in the vacuum chamber. 5-20 mm Hg The station provides burning glow discharge at a voltage across the electrodes of 300-400 V and a current density of 0.02-0.03, which causes the part to heat up to 700900 0 for 0.2-1.0 minutes. Fast Heating the part in a discharged air atmosphere does not require protection against oxidation. Electrophoretic boron deposition on the workpiece surface ensures a dense and uniform coating on the surface of any configuration. The thickness of the coated is controlled by the deposition time. Electrophoresis saves brp-containing substances, since the suspension is used many times, and the deposition of boron with a layer of 0.1-0.3 mm requires its minimum consumption. The most qualitative electrophoretic coating is obtained in a suspension of amorphous boron and ethyl alcohol of the indicated composition, when the content of boron in the suspension is less than 200 g / l. Electrophoretic deposition does not occur due to the low concentration of conduction ions. A boron concentration of more than 400 g / l leads to the formation of loose, poorly associated with the surface of the part of the coatings. The process of local boronation according to the proposed method is carried out in the following sequence. The part is placed in a suspension of the specified composition and included in the electrical circuit as a cathode. Boron deposition is carried out to obtain a layer with a thickness of 0.1-0.3 mm. Then the item is placed in a vacuum chamber. With a residual air pressure of 5-20 mm Hg. st, light up the glowing discharge. According to the proposed method, samples of steels 4.5, Y8, 5HNM, 0 20 mm and 10 mm high were subjected to boring. Electrophoretic boron deposition on the end surface of the samples was carried out at a voltage of 40 V. A graphite rod was used as an anode. The thickness of the applied coating was monitored on a horizontal optimeter. The results of electrophoretic deposition are given in Table 1, Table 1

Как видно из таблицы, Электрофоретическое осаждение при концентрации бора в суспензии 200 г/л требует значительного, времени дл получени покрыти необходимой толщины. При концентрации бора 400 г/л высока скорость оЬахшени обусловливает неравномерность по толщине и сплошности. Оптимальным вл етс состав суспензии с 300 г бора на литр суспензии. Затем образцы нагревали в течение 30 с в тлеющем разр де при остаточном давлении воздуха 15 мм рт напр жении горени 350 И и плотнос ти тока 0,025 А/см , врем выдержки 20 мин. При напр жении свыше 400 В и ос таточном давлении 20 мм рт.ст. про исходит оплавление острых кромок, Снижен:ие давлени до 5 мм.рт.ст. и напр жени ниже 300 В увеличивае врем нагрева до температуры насы45 80As can be seen from the table, Electrophoretic deposition at a concentration of boron in a suspension of 200 g / l requires considerable time to obtain a coating of the required thickness. At a boron concentration of 400 g / l, the high speed of the bilayer causes unevenness in thickness and continuity. The optimal composition of the suspension is 300 g of boron per liter of suspension. Then, the samples were heated for 30 s in a glow discharge at a residual air pressure of 15 mm Hg burning voltage of 350 And a current density of 0.025 A / cm, holding time of 20 minutes. At voltages above 400 V and a residual pressure of 20 mm Hg. There is a melting of sharp edges. Reduced: no pressure to 5 mm Hg. and voltages below 300 V increase the heating time to the temperature sat45 80

У 8 50850

5ХНМ 705ХНМ 70

Чиста Clean

и щени , что уменьшает толщину диффузионного сло . Дл получени сравнительных результатов подвергали борированию образцы из тех же сталей с нанесением сло пасты состава 50% карбида бора и 50% криолита в услови х печного нагрева в течение 1 мин, врем вьщержки 1 ч. При насыщении из. пасты по известному способу все об-, разцы очищались от остатков пасты длительным кип чением в воде. .Температура борировани в обоих случа х 900°G. Сравнительные результаты борировани приведены в табл. 2. Та-блица2 and puppy, which reduces the thickness of the diffusion layer. To obtain comparative results, samples of the same steels were boronized with a paste layer of 50% boron carbide and 50% cryolite under kiln heating for 1 minute, holding time 1 hour. Upon saturation from. pastes by a known method all the samples, the samples were cleaned from the remnants of the paste by long boiling in water. The boiling temperature in both cases is 900 ° G. Comparative boron results are shown in Table. 2. That blitz2

Claims

Claim .

1. The method of local boronation of steel parts, including applying a boron-containing layer, heating and aging, characterized in that, in order to speed up the processing process, improve manufacturability and save saturating substances, the boron-containing layer is applied by electrophoretic deposition with a thickness of 0.1-0.3 mm, and heating and exposure are carried out in a glow discharge at a residual pressure of 5-20 mm Hg, • at a voltage of 300-400 V and a current density of 0.02-0.03 A / cm ^.

2. Composition for boriding comprising saturating element of Whitlock i45 sistent in that, in order to accelerate the saturation of the process ¹ and A rise sheniya processability, saturating element ispolg / comfort in the form of a suspension of amorphous boron and ethyl alcohol 50 next (ratio components:.

Amorphous boron, g 200-400

Ethanol; l Up to 1.