SU852961A1 - Состав дл комплексной обработкиМЕТАлличЕСКиХ издЕлий - Google Patents

Description

Изобретение относится к области химико-термической обработки металлов и сплавов в порошковых насыщающих средах, а именно к диффузионному насыщению металлов и сплавов алюминием и вольфра- 5 мом и может быть использовано в машиностроительной, нефтяной, химической и др. отраслях промышленности для повышения эксплуатационной стойкости деталей машин и технологической оснастки. 10

Известен состав для химико-термической обработки металлов и сплавов, содержащий окись ванадия, порошок алюминия, окись алюминия и вещество активатор — фтористый алюминий при следующем соотноше- 15 нии ингредиентов, мае. %:

Окись ванадия16—24

Алюминий (порошок)16—24

Фтористый алюминий3—5

Окись алюминия Остальное [1] 20

К недостаткам известного способа следует отнести низкую насыщающую способность и неудовлетворительную износо- и коррозионную стойкость диффузионного 25 слоя.

Целью изобретения является повышение насыщающей способности состава и повышение износо- и коррозионной стойкостью обрабатываемых изделий. 30

Цель достигается путем замены в известном составе окиси ванадия на окись вольфрама, введением (в качестве геттеров) парафина и титана и использованием в ка честве вещества активатора — хлористого аммония при следующем понентов, мае. %:

Окись вольфрама Порошок титана Алюминий соотношении ком42—52

4—8

18—28

Хлористый аммоний 1,5—3

Парафин 2—4

Окись алюминия Остальное

Получение активных атомов алюминия и вольфрама происходит в результате метал лотермического восстановления окиси вольфрама алюминием. Для образования газовой фазы в процессе насыщения в качестве веществ-геттеров используется порошок титана и парафин. Окись вольфрама и алюминий являются поставщиками активных атомов насыщающих элементов, алюминий играет также роль восстановителя, хлористый аммоний — роль активизатора процесса, а окись алюминия — инертной добавки, предотвращающей спекание смеси. Процесс насыщения осуществляют в контейнерах с плавкими затворами при температурах 900—1100°С, продолжительность насыщения составляет 2—5 ч.

Пример 1. При температуре 1100°С проводят насыщение из смеси состава, мае. %: WO₃ 42; Al 28; NH₄C1 1,5; Ti 4; парафин 2, A1₂O₃ остальное. При насыщении в течение 4 ч на армко-железе, сталях 5 20,45, У8 получены диффузионные слои тол-, щиной 450, 450, 400, 400 мкм соответственно. На армко-железе и стали У8 образуются двухфазовые слои, состоящие на поверхности из упорядоченного твердого раствора 10 (Fe, W, Al) с микротвердостью Н50 280— 290 для армко-железа и Н50 420 для стали У8.

При насыщении титанового сплава ВТ-1 в предлагаемого составе при температуре 15 1100°С и времени 4 ч глубина диффузионного слоя составляла 160 мкм. Рентгеноструктурный фазовый анализ показал, что на поверхности образуется алюминид титана, легированный вольфрамом с микро- 20 твердостью Н50 и α-твердый раствор алюминия и вольфрама. В титане микротвердость твердого раствора плавно меняется по глубине слоя Н50 340 до Н50 260. Концентрация алюминия и вольфрама в вольф- 25 рамоалитированном слое на сплаве ВТ1 составила 32 мае. % и 8 мае. % соответственно.

Пример 2. Насыщение проводят из смеси состава, мае. ·%: WO₃ 47; Al 23; 30 NH₄C1 2; Ti 6; парафин 3; А1₂О₃ остальное. При тех же режимах, что и в примере 1, на армко-железе, сталях 20,45, У8 и сплаве ВТ1 получены диффузионные слои соответственно 460, 460, 420, 420 и 180 мкм. 35

Пример 3. Насыщение проводят из смеси состава, мае. %: WO₃ 52; Al 18; NH4CI 3; Ti 8; парафин 4; А1₂О₃ остальное. При тех же режимах и на тех же материалах, что и в примерах 1, 2 получены диф- 40 фузионные слои соответственно 480, 480, 450, 450 и 200 мкм.

Пример 4. Насыщение проводят из смеси известного состава, мае. %: V₂O₃ 20; Al 20; A1F₃ 5; А1₂О₃ остальное. При тех же 45 режимах, что и в примерах 1, 2, 3 получены диффузионные слои 420, 420, 350, 350 мкм для армко-железа и сталей 20, 45, У8. При насыщении титанового сплава ВТ1 в этом составе получить диффузионный слой 50 не удалось. Поверхность образцов была плохого качества (раковины, питтинги). Рентгено-структурный анализ выявил в поверхностном слое окиси титана, легированные алюминием. Ванадия в диффузионном 55 слое не обнаружено.

Как видно из примеров, в предлагаемом составе при равных температурах и временных условиях насыщения скорость роста диффузионного слоя в предлагаемом составе выше в 1,3—1,5 раза по сравнению с известным. Насыщение алюминием и вольфрамом повышает служебные свойства стальных изделий:

Коррозионная стойкость в НС1 стали 45 увеличилась в 6 раз, стали У8 — в 4 раза.

Коррозионная стойкость в Н₃РО₄ стали 45 и стали У8 увеличилась в 4 раза.

Коррозионная стойкость в HNO₃ армкожелеза увеличилась в 5 раз, стали 20 и стали 45 — в 2 раза; стали У8 — в 3 раза.

В то время как ванадийалитированное покрытие повышает коррозионную стойкость в указанных средах стальных изделий в 2—3 раза по сравнению с необработанным материалом, насыщение в предлагаемом составе повышает износостойкость в 5 раз по сравнению с необработанной сталью У8.

При исследовании свойств диффузионных покрытий на сплаве ВТ1 установлено, что вольфрамоалитирование повышает жаростойкость титановых сплавов в 10—12 раз (Гисп. 800°С, /исп. 100 ч) и износостойкость в 3—4 раза.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Состав для комплексной обработки металлических изделий, содержащий окись алюминия, алюминий и активатор, отличающийся тем, что, с целью повышения насыщающей способности состава и повышения износо- и коррозионной стойкости обрабатываемых изделий, он дополнительно содержит окись вольфрама, порошок титана и парафин, а в качестве активатора — хлористый аммоний при следующем соотношении компонентов, мае. %

   Окись вольфрама42—52

   Порошок титана4—8

   Алюминий18—28

   Хлористый аммоний1,5—3

   Парафин2—4

   Окись алюминия Остальное