Надежность
Производство в РФ
+7 (351) 777-06-53
ждем вашего звонка
Сделать заявку

Борирование из паст на основе карбида бора

ОКБ Козырев > Техническая библиотека > Борирование из паст на основе карбида бора

БОРИРОВАНИЕ ИЗ ПАСТ НА ОСНОВЕ КАРБИДА БОРА

А. А. АЛИЕВ
Астраханский технический институт рыбной промышленности и хозяйства
ISSN 0026-0819. «Металловедение и термическая обработка металлов», № 10. 1978 г.

При борировании в условиях печного нагрева в качестве насыщающих сред использовали борсодержащие пасты [1, 2]. При этом для получения диффузионных слоев необходимо защищать активную пасту и насыщаемую поверхность от окисления. Для этого на слой активной пасты наносили слой защитной пасты (обмазки).

Необходимость в защитных обмазках значительно усложняет технологию борирования и еще больше увеличивает продолжительность процесса. Кроме того, при локальной обработке поверхности необходима защита ее необрабатываемых участков.

В работе [3] показана возможность получения диффузионных слоев без использования защитных обмазок. Однако проведенные нами многочисленные исследования борирования из паст по технологии, предложенной в этой работе, позволили выявить ее несовершенство: в процессе выдержки наблюдается стекание пасты к основанию образцов, и вследствие этого образуется диффузионный слой, имеющий различную глубину по высоте образцов. В процессе выдержки паста, стекая сверху вниз, попадает и на непокрытые ею участки поверхности образцов, поэтому местное насыщение поверхности становится невозможным или значительно затрудняется. В связи с этим представляло большой практический интерес изыскание более совершенной технологии борирования из паст в условиях печного нагрева, что и определило цель настоящей работы.

Исследования проводили на предварительно отожженных в вакууме плоских образцах из сталей 20 и У8. В качестве насыщающих сред использовали пасты, составы которых были приведены в работе [4]:
паста №1: 70% В4С + 30% Na3AlF6
паста №2: 60% В4С + 40% Na2B4O7,
а в качестве связки применяли клей, приготовленный растворением нитроцеллюлозы в смеси бутилацетата и ацетона.

Глубину диффузионных слоев измеряли на приборе ПМТ-3.

Пасту наносили с одной стороны образца (на часть его длины) и просушивали на воздухе в течение 20—30 мин. После просушки слоя пасты (1,5-2,0 мм) образцы были готовы к насыщению.

Схема загрузки образцов в контейнере с плавким затвором

Схема загрузки образцов в контейнере с плавким затвором.

Борирование осуществляли в контейнере с плавким затвором. Схема загрузки образцов в контейнере показана на рисунке. На дно контейнера 1 засыпали слой шамотного порошка 2, на который, после его уплотнения, укладывали образцы 3 с нанесенным на них слоем пасты 4. Образцы в контейнере располагали как вертикально, так и горизонтально для того, чтобы можно было наблюдать за поведением пасты в процессе выдержки. Образцы укладывали на одинаковом расстоянии (15-20 мм) друг от друга и от стенки контейнера. Затем снова засыпали слой шамотного порошка толщиной 20-30 мм, уплотняли его встряхиванием и загружали новую партию образцов.

Количество рядов загрузки образцов определялось высотой контейнера. Расстояние от верхнего ряда образцов до крышки контейнера 5 (30-40 мм) также заполняли шамотным порошком с последующим его уплотнением. В верхние пазы контейнера загружали молотый стеклопорошок 6, круто замешанный на сульфитной барде. Сверху устанавливали и плотно прижимали крышку контейнера. Упакованный контейнер загружали в печь, нагретую до температуры насыщения. Время выдержки фиксировали с момента нагрева образцов до температуры насыщения. Образцы охлаждали с контейнером на спокойном воздухе.

Загруженный в контейнер шамотный порошок предотвращал возможное окисление непокрытой пастой поверхности образца, препятствовал стеканию пасты с образца и, следовательно, ее попаданию на свободную поверхность. Все это создавало благоприятные условия для локального насыщения поверхности. Исследования показали, что борирование из паст в контейнере с плавким затвором позволяет проводить локальное насыщение изделий достаточно больших размеров и сложной конфигурации.

Результаты измерения глубины диффузионных слоев, полученных на сталях 20 и У8 после насыщения из паст при различных температурах и продолжительности насыщения, приведены в таблице. Скорость роста диффузионного слоя после борирования из пасты 1 при исследованных параметрах насыщения выше, чем при насыщении из пасты 2. Это согласуется с результатами, полученными в работе [4] при борировании в условиях скоростного электронагрева.

Таблица 1

Температура насыщения, °С Время насыщения, ч Глубина борированного слоя, мкм
на стали 20 на стали У8
950 2 112/86 75/64
4 140/118 116/98
6 168/144 152/130
8 184/166 170/154
900 4 110/92 84/70
1000 4 162/134 118/110
1100 4 246/202 184/168

Замедление скорости роста борированного слоя при увеличении продолжительности насыщения >6 ч может быть связано с истощением пасты. Определенное влияние при этом оказывает, вероятно, и изменение содержания углерода в переходной зоне.

Результаты металлографического анализа показывают, что борированные слои имеют характерное игольчатое строение. На участках поверхности образцов, не покрытых слоем пасты, диффузионные слои не обнаружены.
Следует отметить, что при всех исследованных температурах и выдержках поверхность образцов получается чистой — без остатков паст и следов оплавления.

Борированию из паст данного состава в контейнере с плавким затвором подвергали также (локально) рабочие поверхности деталей нитепроводящей арматуры оборудования для производства стекловолокна и стеклоткани (нитепроводники размоточнокрутильных машин РКС-83 и стержни разделительных пластинок прошивной машины «Malimo», изготовленные из сталей У8 и 40Х). Производственные испытания показали, что их износостойкость в 2 раза выше, чем после обычной термической обработки.

Список литературы:
1. Баязитов М. И., Волков В. А., Алиев А. А. Борирование из паст в условиях печного нагрева. — МиТОМ, 1976, № 5, с. 53.
2. Ворошнин Л. Г., Борисенок Г. В., Керженцева Е. Ф. Химико-термическая обработка металлов и сплавов с использованием паст. — В сб.: Металлургия. Минск, вып. 8, 1976, с. 21.
3. Борисенко А. П., Минина 3. Д., Дубко В. Д. Борирование из даст деталей технологического оборудования. — МиТОМ, 1976, № 7, с. 39.
4. Волков А. В., Алиев А. А. Некоторые особенности борирования в условиях скоростного электронагрева. — Известия вузов. Черная металлургия, 1975, № 3, с. 162