Диффузионное насыщение металлами

Для многих деталей теплоэнергетического машиностроения требуются жаростойкие покрытия, защищающие металл при высоких температурах от окисления или воздействия окружающей среды. Поверхностное насыщение стали металлами можно проводить в порошкообразных средах погружением в расплавленный металл (если диффундирующий элемент имеет невысокую температуру плавления) или насыщением из газовой фазы.

В зависимости от типа диффундирующего элемента различают процессы алитирования, хромирования, силицирования, борирования.

Алитированием называют насыщение поверхности стали алюминием. Традиционным является алитирование в порошкообразных смесях. Детали упаковывают в ящик, заполненный рабочей смесью (табл. 5.1), нагревают до 900... 1050 °С и выдерживают в течение 3...12 ч. Часто применяют алитирование в ваннах с расплавленным алюминием, в который добавлено 6...8% Fe. Железо добавляют для того, чтобы исключить растворение обрабатываемых деталей в алюминии. Процесс ведут при 700...800 °С в течение 45...90 мин.

В результате алитирования сталь приобретает высокую окалино- стойкость (до 800...850 °С) за счет образования при эксплуатации детали на ее поверхности плотной пленки А1203, которая и предохраняет основной металл от окисления. Глубина алитированного слоя составляет 0,2...1,0 мм.

Алитированию подвергают топливники газогенераторных машин, чехлы термопар, клапаны и другие детали, работающие при высоких температурах.

Таблица 5.1

Составы порошковых смесей для алитирования, хромирования и силицирования

Процесс химико-термической обработки

Состав смеси, %

Алитирование

  • 49.. .49.5А1;49...49,5А1203;
  • 1.. .2 NH4C1;
  • 99,5 FeAl; 0,5 NH4C1

Хромирование

  • 50 FeCr; 43 А1203; 7 NH4C1;
  • 60 FeCr; 38,8 каолин; 1,2 NH4C1

Силицирование

  • 40 Si; 59 A1203; 1 NH4C1;
  • 75 FeSi; 20 шамот; 5 NH4C1

Хромирование — насыщение поверхности изделий хромом часто проводят в порошковых смесях при 1000... 1050 °С на глубину 0,15...0,20 мм. Слой представляет собой карбид (Cr, Fe)7C3, под которым располагается переходная зона. Твердость карбидного слоя на стали достигает 1200... 1300 HV.

Кроме хромирования в порошковых смесях применяют газовое и вакуумное хромирование.

При хромировании в вакууме изделия засыпают порошком хрома в стальном или керамическом тигле и помещают в вакуумную камеру. При температуре 1000... 1050 °С хром испаряется и диффундирует в сталь.

В ряде случаев применяют глубокое хромирование (глубина 1,5... 8,0 мм) в вакууме при 1400... 1450 °С, а возникший при этом перегрев устраняется в процессе повторного нагрева.

Хромирование используют для деталей паросилового оборудования клапанов, вентилей, патрубков, а также деталей, работающих на износ в агрессивных средах.

Силицирование — насыщение поверхности кремнием — придает сталям высокую коррозионную стойкость в морской воде, в азотной, серной и соляной кислотах и несколько увеличивает устойчивость против износа.

Силицирование проводят в порошкообразных смесях или в газовой среде (SiCl4) при 950... 1000 °С для получения слоя глубиной 0,3... 1,0 мм, который обладает повышенной пористостью. Несмотря на невысокую твердость (200...300 HV), силицированный слой (после предварительной пропитки маслом при 170...200 °С) обладает высокой износостойкостью.

Силицированию подвергают детали, используемые в оборудовании химической и нефтяной промышленности: валики насосов, трубопроводы, арматура, гайки, болты и др.

Борирование — насыщение поверхностного слоя бором, что придает изделиям очень высокую твердость (1800...2000 HV), износостойкость и устойчивость против коррозии в различных средах.

Борирование стальных изделий выполняют при электролизе расплавленных солей, содержащих бор (Na2B207), при этом изделие является катодом. Температура процесса 930...950 °С, выдержка от 2 до 6 ч, глубина слоя составляет 0,1...0,2 мм.

Борированию подвергают детали, применяемые в нефтяной промышленности для повышения устойчивости против абразивного износа.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >