СПОСОБ БОРИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ
METHOD FOR BORIDING PARTS FROM IRON-CARBON ALLOYS

Изобретение относится к способу химико-термической обработки и может быть использовано для повышения эксплуатационной стойкости изделий и технологической оснастки из конструкционных сталей и чугунов.
Известны способы диффузионного борирования конструкционных сталей и чугунов (Ворошнин Л.Г. и др. Кавитационностойкие покрытия на железоуглеродистых сплавах. / Под ред. М.Н. Бодяко. - М.: Наука и техника, 1987. - 248 с.) из порошков, которые содержат в качестве борсодержащих элементов готовые продукты высокотемпературного синтеза: карбид бора, бор аморфный. Недостатками таких способов являются высокая стоимость насыщающих смесей, низкая насыщающая способность, приводящая к длительной выдержке при термообработке, и получение покрытий высокой хрупкости, затрудняющей проводить финишную обработку для получения деталей высокой точности.
Наиболее близкими аналогами изобретения являются способы борирования стальных изделий (патент РФ №1349326), в которых с целью улучшения качества покрытий и интенсификации процессов борирования в состав насыщающей смеси, содержащих в качестве борсодержащих компонентов карбида бора и бора аморфного, дополнительно введена оловяннистая бронза БрО10 в количестве 30-40 мас. % и металлический цинк. Недостатком способа является сложный состав насыщающей смеси и необходимость использования дорогостоящего бора аморфного.
Известен также способ (патент РФ №2477337), в котором снижение стоимости насыщающих смесей осуществляется за счет использования в качестве борсодержащего компонента борной кислоты, увеличение скорости нагрева тигля и сокращение времени выдержки осуществляется за счет использования экзотермической реакции восстановления обезвоженной борной кислоты в процессе проведения термообработки. Недостатками способа являются необходимость предварительной подготовки смесей путем неоднократной термообработки, спекаемость смесей при повторных термообработках с регенерацией гранулами и высокая хрупкость получаемых боридных покрытий.
Технический результат изобретения - упрощение состава, снижение спекаемости смесей, увеличение пластичности покрытий и интенсификации процесса за счет введения в состав насыщающей смеси оловяннистой бронзы и снижение стоимости термодиффузионного борирования в порошках за счет синтеза бора аморфного алюмотермическим восстановлением обезвоженной борной кислоты в процессе химико-термической обработки.
Технический результат изобретения достигается тем, что в способе борирования, включающем приготовление насыщающей смеси с активатором фтористым натрием или тетрафтороборатом калия, упаковку деталей в тигле, наведение на крышке тигля плавкого затвора и термообработку для снижения спекаемости смесей и увеличения скорости насыщения в состав дополнительно вводится оловяннистая бронза, а в качестве борсодержащего компонента используются карбид бора и обезвоженная композиционная смесь на основе борной кислоты в виде гранул, приготавливаемых согласно патента РФ №2477337.
Способ осуществляется следующим образом.
Готовятся композиционные гранулы на основе борной кислоты по способу, предложенному в патенте РФ №2477337 с получением гранул размером 1-5 мм.
Готовится насыщающая смесь:
30-38 мас. % карбида бора
30-38 мас. % композиционных гранул на основе обезвоженной борной кислоты
30 мас. % оловяннистой бронзы Бро10.
В приготовленный состав добавляется 2 мас. % фтористого натрия или тетрафторобората калия.
При увеличении концентрации бронзы уменьшается твердость покрытий. Уменьшение концентрации бронзы приводит к образованию двухфазового покрытия, обладающего хрупкостью, а также к частичному спеканию смеси при термообработке.
В процессе термообработки совмещенный способ получения боридных покрытий с использованием гранул на основе борной кислоты и оловяннистой бронзы позволяет сократить время выдержки контейнеров в печи, обеспечить достаточную концентрацию легирующего компонента за счет использования экзотермической реакции восстановления гранул из композиционной смеси на основе обезвоженной борной кислоты, уменьшить стоимость насыщающих смесей.
2
При указанной концентрации перечисленных компонентов на поверхности железоуглеродистых сплавов за 4 часа выдержки при температуре 950°С можно получить однофазные боридные покрытия борида FeB, толщиной до 200-240 мкм с максимальной твердостью с середине слоя с HV 1700-1800, повышенной пластичностью поверхностного слоя, поддающегося шлифованию или обработке резцом без разрушения боридного покрытия.