Смесь для комплексного диффузионного насыщения стальных деталей

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СМЕСЬ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО ДИФФУЗИОННОГО НАСЫЩЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ(71) Заявитель Белорусская государственная политехническая академия(73) Патентообладатель Белорусская государственная политехническая академия(57) Смесь для комплексного диффузионного насыщения стальных деталей, содержащая карбид бора, фтористый натрий и нитридсодержащий компонент, отличающаяся тем, что она содержит в качестве нитридсодержащего компонента продукт карбонитрации порошка железа и дополнительно - кварцевый песок и древесные опилки при следующем соотношении компонентов, мас. карбид бора 10 - 50 фтористый натрий 1 - 5 продукт карбонитрации порошка железа 3 - 10 кварцевый песок 25 - 82 древесные опилки 4 - 10.(56) 1. А.с. СССР 819216, МКИ 23 9/00, 1981. 2. А.с. СССР 922175, МКИ 23 9/04, 1982. Изобретение относится к области металлургии, а именно к химико-термической обработке (ХТО) и может быть применено для повышения свойств поверхностных слоев изделий из металлических сплавов, эксплуатирующихся в условиях интенсивного изнашивания. Известна смесь для боросилицирования 1, содержащая фтористый натрий 2-10 пылевидный кварц 33-53 карбид бора остальное. Однако в результате ХТО в этой смеси формируются диффузионные слои повышения хрупкости, а смесь в процессе ХТО сильно спекается, что затрудняет ее отделение от упрочняемой поверхности. Известна смесь для комплексного насыщения стальных изделий 2, принятая за прототип, содержащая следующие компоненты,карбид бора 40 - 60 фтористый натрий 2 - 10 огарок 25 - 45 нитрид бора 5 - 25. При ХТО в данном составе образуются диффузионные слои с повышенным сопротивлением хрупкому разрушению. Однако при использовании данного состава диффузионные слои формируются с относительно невысокой скоростью и обладают пониженными показателями некоторых свойств (в частности разгаростойкости). Кроме того смесь обладает высокой спекаемостью, что затрудняет отделение ее от упрочняемых поверхностей после ХТО. 2197 1 Задачей, решаемой изобретением является повышение активности смеси, а следовательно увеличение скорости формирования диффузионных слоев, повышение разгаростойкости поверхностных слоев деталей,снижение спекаемости диффузионноактивной смеси. Поставленная задача решается тем, что смесь, содержащая карбид бора, фтористый натрий, нитридное соединение, дополнительно содержит древесные опилки, кварцевый песок, а в качестве нитридного соединения продукт карбонитрации порошка железа при следующем соотношении компонентов, мас. карбид бора 10 - 50 фтористый натрий 1 - 5 продукт карбонитрации порошка железа 3 - 10 кварцевый песок 25 - 82 древесные опилки 4 - 10. Данная смесь позволяет проводить процессы ХТО при длительных выдержках в камерных печах. При этом скорость образования диффузионных слоев увеличивается за счет комплексного насыщения поверхностных слоев деталей бором, кремнием, углеродом и азотом. Образующиеся диффузионные слои обладают повышенными показателями свойств, в частности повышенной разгаростойкостью. В тоже время сама смесь обладает пониженной спекаемостью, что позволяет легко удалять ее с поверхности детали после завершения ХТО. В предложенной смеси карбид бора - поставщик атомов бора, продукт карбонитрации порошка железа поставщик атомов азота и углерода, древесные опилки - поставщик атомов углерода, фтористый натрий - активизатор процесса ХТО, кварцевый песок (составляющая на основе оксида кремния) - поставщик атомов кремния. Примеры конкретного выполнения процесса ХТО представлены в таблице. Приведенные в таблице данные свидетельствуют, что при использовании заявленного состава (опыты 1-3) по сравнению с прототипом при ХТО в одинаковых условиях, толщина диффузионных слоев и их разгаростойкость значительно выше, а спекаемость значительно ниже. Пример. Проводили диффузионное насыщение стали 5 ХНМ. Образцы стали размерами 101010 мм засыпали тщательно перемешанной смесью заявленных компонентов, помещали в камерную печь с температурой 900 С и выдерживали 4 часа, после чего их подвергали исследованиям, результаты которых представлены в таблице 1. Как видно из таблицы при использовании предлагаемого состава (опыты 1-3),свойства существенно выше, чем у прототипа и у смесей за граничными пределами (опыты 4-5). Степень спекаемости смеси после ХТО оценивали по величине работы выбивки смеси из трубы диаметром 50 мм и длиной 50 мм. При этом чем меньше работы выбивки, тем меньше спекаемость смеси. Разгаростойкость оценивалась по плотности трещин на поверхности образцов после 8000 циклов термоциклирования. Нагрев образцов производился в свинцовой ванне, нагретой до 600 С, охлаждение в проточной воде с температурой 25 С. За толщину диффузионного слоя принимали зону повышенной микротвердости (расстояние от поверхности образцов до зоны, где микротвердость падает до уровня твердости сердцевины). Содержание компонентов,по массе опыта Карбид ФтоКварПродукт кар- Опилки бора ристый цевый бонитра-ции натрий песок железа 1 10 1 82 3 4 2 20 3 63 7 7 3 50 5 25 10 10 4 7 0,5 88 1,5 3 5 55 8 10 14 13 6 Прототип 50 карбид бора 5 фтористый натрий 15 нитрид бора 30 огарок Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.