ДИФФУЗИОННАЯ МЕТАЛЛИЗАЦИЯ (ДИФФУЗИОННОЕ НАСЫЩЕНИЕ МЕТАЛЛАМИ)

Поверхностное насыщение стали алюминием, хромом, бором и другими элементами называют диффузионным насыщением металлами. Изделие, поверхность которого обогащена этими элементами, приобретает ценные свойства, к числу которых относятся высокая жаростойкость, коррозионная стойкость, по­вышенная износостойкость и твердость.

Поверхностное насыщение стали металлами, а также таким элементом, как кремний, можно осуществлять при 900—1050°С упаковкой изделия в порошкообразную среду (обычно ферро­сплавы и 0,5—5% NH₄C1) погружением в расплавленный ме­талл, если диффундирующий элемент имеет невысокую темпе­ратуру плавления (например, цинк, алюминий), или насыщени­ем из газовой среды. При газовом методе используют летучие хлориды металлов (А1С1₃, CrCl₂, SiCl₄ и т. д.), образующиеся при действии хлора (или хлористого водорода) на металлы или их сплавы с железом при высоких температурах. Между хло­ридами и железом протекает обменная реакция, в результате которой образуется диффундирующий элемент в атомарном ви­де, проникающий в решетку железа. Продолжительность про­цесса насыщения металлами обычно значительная.

Алитирование. Алитированием называют насыщение поверх­ности стали алюминием. Чаще применяют алитирование в по­рошкообразных смесях. Детали упаковывают в ящик, заполнен­ный рабочей смесью, в состав которой входят: алюминиевый порошок (25—50%) или ферроалюминий (50—75%), окись алюминия (25—75%) и хлористый аммоний (--1,0%). Процесс ведут при 900—1050°С в течение 3—12 ч. Нередко применяют алитирование в ваннах с расплавленным алюминием. Алитируемые детали погружают в расплавленный алюминий, содержа­щий 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.

Хромирование стали — насыщение поверхности стальных изделий храмом. Этот процесс обеспечивает повышенную устой­чивость стали против газовой коррозии (окалиностойкость) — до 800°С, высокую коррозионную стойкость в таких средах, как вода, морская вода и азотная кислота. Хромирование сталей, содержащих >0,3—0,4% С, повышает также твердость и изно­состойкость.

Хромирование чаще ведут в порошкообразных смесях (на­пример, 50% феррохрома, 49% окиси алюминия и 1% хлорис­того аммония). Некоторое применение нашло газовое хромиро­вание (нагрев в среде, содержащей СгС1₂) и в вакууме. При хромировании в вакууме изделия засыпают порошком хрома в стальном или керамическом тигле и помещают в вакуумную камеру (давление 10~~²—10~³ мм рт.ст.). При высокой темпе­ратуре хром испаряется и диффундирует в железо. Хромирова­ние ведут при 1000—1050°С несколько часов.

Диффузионный слой, получаемый при хромировании техни­ческого железа, состоит из твердого раствора хрома в α-железе. Слой, получаемый при хромировании стали, содержащий углерод, состоит из карбидов хрома. Карбидный слой обла­дает высокой твердостью. Твердость слоя, полученного хроми­рованием железа, составляет HV250—300, а при хромировании стали — НV1200—1300. Глубина хромированного слоя обычно не превышает 0,15—0,20 мм.

В последнее время применяется глубокое хромирование сля­бов, сутунок, заготовок труб и т.д. на 1,5—8,0.мм в вакууме при высокой температуре (1400—1450°С). При получении хро­мированных листов, труб и прутков перегрев устраняется в про­цессе повторного нагрева для обработки давлением.

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

Силицирование — насыщение поверхности стали кремнием. Силицирование придает стали высокую коррозионную стойкость в морской воде, в азотной, серной и соляной кислотах и не­сколько увеличивает устойчивость против износа. Силицирова­ние проводят в порошкообразных смесях (например, 75% ферросилиция +20% шамота +5% Н₄С1) или чаще в газовой сре­де (SiCl₄), получаемый пропусканием хлора через реакционное пространство с обрабатываемыми деталями и ферросилицием или карбидом кремния. Процесс ведут при 950— 1000°С.

Силицированный слой является твердым рас­твором кремния в α-железе. Силицированный слой от­личается повышенной пористостью, глубина его 0,3—1,0 мм. Несмотря на низкую твердость (HV 200—300), силицированный слой обладает высокой износостойкостью после предваритель­ной пропитки маслом при 170—200°С.

Силицированию подвергают детали, используемые в обору­довании химической, бумажной и нефтяной промышленности (валики насосов, трубопроводы, арматура, гайки, болты и т. д.).

Борирование, т. е. насыщение поверхностного слоя бором, создает очень высокую твердость (HV 1800—2000), износостой­кость и устойчивость против коррозии в различных средах. Бо­рирование стальных изделий чаще выполняют при электролизе расплавленных солей, содержащих бор. Изделие служит като­дом в ванне с расплавленной бурой (Na₂B₂0₇). Температура на­сыщения 930—950°С при выдержке 2—6 ч.

Хорошие результаты получены при газовом борировании. В этом случае насыщение бором проводят в среде диборана (В₂Н₆) или треххлористого бора (ВС1₃) в смеси с водородом при 850—900°С. Глубина борированного слоя достигает 0,1—0,20 мм.

Борированию подвергают детали, применяемые в оборудова­нии нефтяной промышленности. Например, втулки грязевых нефтяных насосов для повышения их устойчивости против аб­разивного износа. Борирование поверхностей контакта штампов для горячей штамповки значительно повышает их стойкость. Борированию можно подвергать любые стали.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 420; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!