способ упрочнения металлических поверхностей

Формула изобретения

Способ упрочнения металлических поверхностей цианированием, отличающийся тем, что цианированию подвергают электроосажденный слой железомолибденового покрытия в течение 1-4 ч при температуре 600-650°С с использованием пасты следующего состава, мас.%: желтая кровяная соль 30-45, углекислый натрий 8-10, углекислый кальций 5-10, сажа - до 57.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области упрочнения восстановленных поверхностей стальных деталей.

Известен способ электролитического осаждения сплава железо-молибден из электролита, содержащего хлорид железа, соль молибденовой кислоты, лимонную кислоту. Процесс осаждения покрытия на изношенные поверхности проходит на переменном асимметричном токе с коэффициентом асимметрии 1,2-6 при температуре 20-50°С и интервале катодных плотностей тока 35-40 А/дм ² (Патент на изобретение №2169799, МПК С 25 D 3/56, Электролит для осаждения покрытия. Авт. Серебровский В.И., Серебровская Л.Н., Серебровский В.В. и Коняев Н.В.). Недостатком данного способа является недостаточно высокая микротвердость поверхности, не превышающая 8000-8200 МПа, что в ряде случаев является причиной низкой износостойкости покрытий. Повышение микротвердости, износостойкости и других эксплуатационных свойств покрытий может быть достигнуто их химико-термической обработкой.

За прототип взят способ упрочнения поверхностей стальных деталей химико-термической обработкой - твердым цианированием (Прженосил Б. Нитроцементация. - М.: Машиностроение, 1969. - 212 с.). Твердое цианирование выполняется с использованием желтой кровяной соли К₄Fe(CN) ₆ при температуре 450-800°С. Полученные упрочненные слои обладают высокой микротвердостью и износостойкостью.

Для получения повышенной твердости и износостойкости восстановленных поверхностей стальных деталей на уровне среднеуглеродистой закаленной стали предлагается способ упрочнения электролитического железомолибденового покрытия, химико-термической обработкой - цианированием.

Новым является то, что цианированию подвергается электроосажденный слой железомолибденового покрытия. Температура цианирования изменялась в пределах 600-650°С, длительность процесса составляла 1-4 часов. При данной температуре и длительности процесса образуется максимальная величина карбонитридного слоя, достигая 0,4 мм. Для цианирования использовалась паста следующего состава (мас.%): желтая кровяная соль 30...45%; углекислый натрий 8...10%; углекислый кальций 5...10%; сажа до 57%. Данное содержание компонентов в пасте обеспечивает максимально возможную толщину как карбонитридной зоны, так и всего диффузного слоя, включающего зону карбонитридов и зону твердого раствора. Упрочненное электролитическое железомолибденовое покрытие имело микротвердость 11000-12000 МПа. Данное увеличение микротвердости объясняется тем, что наряду с карбонитридами железа в покрытии образуются карбонитриды молибдена, которые обладают высокой микротвердостью и износостойкостью.

Данный способ включает в себя следующие операции.

Для получения пасты хорошо перемешенные компоненты, находящиеся в порошкообразном состоянии, разводятся крахмальным клейстером до консистенции густой сметаны. Детали, восстановленные электролитическим железомолибденовым покрытием, погружаются в сосуд с пастой, в результате чего на поверхности детали остается слой пасты толщиной 1,5-2 мм. После сушки при 60-80°С детали с сухим слоем пасты упаковываются в контейнер для цианирования. Для засыпки деталей применяется нейтральный порошковый наполнитель, назначение которого - плотная изоляция деталей друг от друга, а также от стенок, дна и крышки контейнера. Наполнителем служит смесь следующего состава (мас.%): кварцевый песок 70; сажа 20; древесноугольная зола 10. Наполнитель выполняет роль песочного затвора, удерживающего продукты распада К₄Fe(CN)₆ у цианируемой поверхности, а также препятствующего их выходу из контейнера. Закрытый крышкой контейнер вместе с деталями, упакованными для цианирования, помещают в электропечь, разогретую до температуры цианирования. После прогрева контейнера до 600-650°С и выдержки при этой температуре контейнер извлекают из печи, снимают с него крышку и высыпают содержимое на решетку. Наполнитель просыпается вниз через отверстия, а детали остаются на решетке. Их вместе с решеткой по возможности быстро погружают в емкость с холодной водой с целью закалки планированных слоев.

На основании проведенных исследований оптимальными условиями являются следующие: известное электроосаждение железомолибденового покрытия на переменном асимметричном токе, цианирование в пасте следующего состава (мас.%): желтая кровяная соль 40; углекислый натрий 8; углекислый кальций 8; сажа до 44. Цианирование протекает при температуре 600-650°С. Время процесса цианирования длится 4 часа. Глубина карбонитридного слоя достигает толщины электроосажденного покрытия (0,3-0,4 мм) при микротвердости до 12000 МПа.

Предлагаемый способ экономически эффективен. Покрытия обладают высокой микротвердостью по износостойкости, превышают показатели сплава Fe-Mo в 2,5-3 раза, что позволяет их использовать в народном хозяйстве для восстановления и упрочнения поверхностей деталей машин.