Состав обмазки для карбонитрирования

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СОСТАВ ОБМАЗКИ ДЛЯ КАРБОНИТРИРОВАНИЯ(71) Заявитель Белорусская государственная политехническая академия(73) Патентообладатель Белорусская государственная политехническая академия(57) Состав обмазки для карбонитрирования, включающий желтую кровяную соль в качестве поставщика атомов азота и углерода и бентонит, отличающийся тем, что дополнительно содержит хлористый натрий, шунгит и двуокись кремния при следующем соотношении компонентов, мас.желтая кровяная соль 40-50 двуокись кремния 25-45 хлористый натрий 5-8 бентонит 5-7 шунгит 5-10.(56) 1. Физико-химическая обработка металлов и сплавов. Справочник / Под ред. Л.С. Ляховича. - М. Металлургия,1981. - С. 252-253. 2.1504284 А 1, МПК С 23 С 8/30, 1989 (прототип). Изобретение относится к области химико-термической обработки изделий и может быть применено на машиностроительных предприятиях для увеличения долговечности деталей. Хорошо известен процесс насыщения углеродом и азотом в расплавленных солях состава 90 К 4 е 6 желтая кровяная соль, 10 КОН 1, который не позволяет проводить местное насыщение и требует специального дорогостоящего оборудования. Известен состав обмазки, позволяющий одновременно диффузию азота и углерода на обрабатываемую поверхность карбид бора 20-30 мас. , фтористый натрий 4-7 мас. , бентонит и желтая кровяная соль остальное, который позволяет проводить локальное насыщение в обычной окислительной атмосфере без специального оборудования при длительных выдержках 2. При этом формируются развитые диффузионные слои, состоящие из карбонитридов и твердого раствора азота в- железе. Однако этот состав обмазки имеет и ряд недостатков небольшая глубина диффузионного слоя, плохо отделяется от обработанной поверхности и имеет в своем составе дорогие и дефицитные материалы (карбид бора и фтористый натрий). Этот состав мы берем за прототип. Задача, которую решает данное изобретение, состоит в увеличении глубины карбонитрированного слоя средне- и высоколегированных сталей, улучшении технологичности состава и снижении его стоимости. Для решения указанной задачи предложен состав обмазки для карбонитрирования, включающий желтую кровяную соль в качестве поставщика атомов азота и углерода и бентонит, и дополнительно содержит хлористый натрий,шунгит и двуокись кремния при следующем соотношении компонентов, мас.желтая кровяная соль 40-50, двуокись кремния 25-45, хлористый натрий 5-8, бентонит 5-7, шунгит 5-10. Бентонит - глина, состоящая в основном из минералов группы монтмориллонита (234 Н 2 ОН 2 О) и битделлита (233 О 22), и служит в обмазке для хорошей сцепляемости обмазки с обрабатываемой поверхностью. Шунгит в обмазке способствует созданию восстановительной атмосферы, отделяемости обмазки от обрабатываемой поверхности, а также в качестве дополнительного поставщика атомов углерода. 3566 1 Двуокись кремния обеспечивает каркас состава и защиту его от кислорода, не позволяет обмазке растекаться и окисляться. Хлористый натрий способствует активации процесса. Желтая кровяная соль является поставщиком атомов углерода и прежде всего азота. Следует отметить, что все компоненты обмазки недорогие и недифицитны. Пример. Проводили диффузионное насыщение образцов из стали 4 Х 5 МФС размерами 401010 мм и внутренних поверхностей труб размерами 5050 мм, внутренним диаметром 40 мм. Порошковые компоненты взвешивались и смешивались. В качестве связующего использовалась вода. Приготовленная обмазка наносилась на образцы толщиной 3-5 мм. Полость труб заполнялась полностью обмазкой. Далее образцы помещались в электропечь, нагретую до 1050 С. Продолжительность диффузионного насыщения составляет 4 часа. Степень отделяемости оценивали величиной работы по выбивке смеси из труб. При этом чем меньше величина работы выбивки, тем лучше отделяемости смеси. Для определения работы выбивки из внутренних полостей труб использовали лабораторный копер с конусным бойком, имеющим диаметр цилиндрической части 20 мм и угол конуса при вершине 90. Трубы помещали в металлическую гильзу, имеющую в днище отверстие диаметром 22 мм для свободного выхода бойка после выбивки смеси. При введении в состав двуокиси кремния в количестве ниже предлагаемого предела происходит разрушение целостности обмазки и не удается провести насыщение (опыт 1), а при введении двуокиси кремния выше предельного наблюдается уменьшение глубины формирующего карбонитридного слоя (опыт 2) из-за уменьшения количества поставщика атомов азота и углерода и снижения активности смеси. Снижение количества хлористого натрия до 3 приводит к резкому уменьшению глубины слоя (опыт 6), а введение его более 8 нецелесообразно, так как при этом не происходит увеличения глубины слоя и ухудшается целостность обмазки. Наличие в составе шунгита выше предлагаемого предела приводит к ухудшению сцепляемости состава с поверхностью упрочняемого изделия, а при содержании ниже 5 резко ухудшается отделяемость состава от обработанной поверхности (опыт 10). Снижение количества бентонита в составе до 3 приводит к нарушению целостности обмазки и не позволяет провести насыщение (опыт 8), а увеличение содержания бентонита выше предельного не вызывает изменения свойств(опыт 9). При введении желтой кровяной соли в количестве ниже предлагаемого происходит снижение глубины слоя(опыт 12), а увеличение ее нецелесообразно из-за удорожания смеси и ухудшения целостности обмазки (опыт 13). Таким образом, как следует из результатов таблицы, насыщение с использованием предложенного состава позволяет получить более глубокие слои, повысить технологичность состава, а использование менее дефицитных и дешевых компонентов (двуокись кремния и хлористый натрий вместо карбида бора и фтористого натрия) позволяет уменьшить стоимость процесса насыщения. Состав 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (прототип) Содержание компонентов в составе,Толщина слоя, Работа выбивки,желтая кровяная двуокись хлористый мкм Дж бентонит шунгит соль кремния натрий 23 8 7 10 52 47 5 5 5 38 120 5 25 5 5 5 50 160 6 45 5 5 5 40 155 5 35 8 5 7 45 160 7 40 3 5 7 45 100 5 30 10 7 8 45 155 5 40 7 3 5 45 30 7 10 8 45 155 6 40 7 5 3 45 160 20 30 8 5 12 45 155 5 40 8 7 10 35 120 5 30 5 5 5 55 160 8 карбид бора 20-30 , натрий фтористый 4-7 , желтая кровяная 130 40 соль - остальное. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.