ПОРОШКООБРАЗНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ БОРИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
POWDER-LIKE COMPOSITION FOR BORIDING STEEL ITEMS

Заявляемое изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке, и может быть применено для повышения износостойкости поверхностных слоев сплавов на основе железа в машиностроении, станкостроении, на предприятиях строительной индустрии и в других отраслях промышленности.
Известны составы порошковых насыщающих сред на основе карбида бора, гологенных соединений щелочноземельных металлов в качестве активаторов, наполнителей: окиси алюминия или железной окалины [1, 2, 3, 4].
Основными недостатками известных составов, является необходимость герметизации контейнеров с борируемыми деталями, недостаточная скорость насыщения и снижение насыщающей способности смеси.
Наиболее близким к изобретению является порошкообразный состав для борирования стальных изделий [3], включающий следующие компоненты, масса в %:
Карбид бора
45-65
Фтористый натрий
3-7
Железная окалина
20-25
Графит
4-8
Доломит
7-15
3
3
Применяемый порошкообразный доломит содержит MgCO и CaCO в процентном отношении (30-70). При нагреве насыщающей смеси, содержащей доломит, происходит его диссоциация:
3
2
1) MgCO распадается на MgO и CO, интервал распада от 590°С до 800°С;
3
2
2) CaCO распадается на CaO и CO, интервал распада от 725°С до 930°С.
2
При этом положительное влияние газовой фазы (двуокиси углерода CO), которая уменьшает окисление смеси, а также интенсифицирует доставку бора к насыщаемой поверхности изделия, уменьшается с повторным использованием порошкообразного состава, снижая тем самым насыщающую способность смеси.
Техническим результатом является повышение насыщающей способности состава и повышение его технологичности, за счет возможности использования печной атмосферы.
Это достигается тем, что порошкообразный состав, содержащий карбид бора и фтористый натрий, согласно предлагаемому изобретению дополнительно содержит следующие компоненты, масса в %:
Карбид бора
45-65
Фтористый натрий
5-8
ВГКЦ-75-0,5
30-35
Древесный угольный карбюризатор
8-12
ВГКЦ -75-0,5 - высокоглиноземистый коррозионно-стойкий цемент на основе алюминатов кальция (ТУ 5737-006-00284345-99).
Химический состав ВГКЦ -75-0,5
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
CaO
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
SiO<sub>2</sub>
SO<sub>3</sub>
R<sub>2</sub>O
не менее
не менее
не более
не более
не более
не более
75%
20%
0,5%
1,3%
0,15%
0,35%
2
3
2
Введенный в предложенный состав ВГКЦ -75-0,5 содержит 75% AlO и 20% CaO, что обеспечивает высокую технологичность заявляемого состава, предохраняя смесь от спекания и исключая налипание ее на поверхность изделий. Введение порошкообразного древесного угольного карбюризатора (10% массы) обеспечивает стабильное образование газовой фазы CO при неоднократном использовании смеси, предохраняя ее от окисления, интенсифицируя доставку бора к поверхности изделия, сохраняя насыщающую способность.
Диффузионное борирование изделий предлагаемым составом производят следующим образом. Изделие очищают от ржавчины и грязи. Готовят борирующую смесь путем смешивания порошков: карбида бора, фтористого натрия, ВГКЦ -75-0,5 и добавляют древесный угольный карбюризатор, который предварительно перемалывают. Состав перемешивают в смесителе. Затем детали упаковывают в контейнер, пересыпают смесью и закрывают крышкой или асбестовым листом. Контейнер помещают в печь на 6 часов при температуре 950°С.
После насыщения контейнер извлекают из печи, охлаждают до комнатной температуры, извлекают детали и промывают водой, а образцы исследуют. Для изучения стойкости смеси новую партию образцов укладывают в контейнер повторно, засыпают смесью и проводят насыщение. О потере насыщающей способности смеси судят по уменьшению глубины упрочненного слоя в образцах-свидетелях.
В таблице 1 представлены результаты исследований изменения глубины упрочненного слоя в зависимости от кратности использования смеси известного и предложенного состава. Содержание компонентов исследуемых составов следующее, масса в %:
Таблица 1
Известный состав
Предлагаемый состав
Карбид бора
50
50
Фтористый натрий
6
5
Железная окалина
22
-
ВГКЦ-75-0,5
-
35
Графит
7
-
Доломит
15
-
Древесный угольный карбюризатор
-
10
Изменение глубины борированного слоя в зависимости от кратности использования смеси (температура борирования 950±10°С, время 6 часов, образцы Сталь 20) представлено в таблице 2.
Таблица 2
Кратность использования смеси, раз
Глубина упрочненного слоя после насыщения, мкм
Известного (герметичный контейнер)
Предлагаемого (не герметичный контейнер)
1
150
170
2
135
160
3
120
145
4
80
135
Таким образом, предлагаемый состав позволяет получить в условиях окислительной атмосферы печи, без применения герметичных контейнеров стабильный по глубине упрочненный слой при неоднократном использовании смеси.
Разница в глубине упрочненного слоя на образцах при четырехкратном использовании составляет 35 мкм.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Авт.свид. №920079 (СССР) М.кл. C23C 9/04. Состав для борирования стальных изделий.
2. Авт.свид. №1627587 (СССР) М.кл. C23C 8/70. Состав для борирования стальных изделий.
3. Авт.свид. №1712462 (СССР) М.кл. C23C 8/70. Порошкообразный состав для борирования стальных изделий.
4. Химико-термическая обработка металлов и сплавов: Справочник. / Под ред. Л.С.Ляховича. М: Металлургия, 1981 - 423 с.