×
20.09.2013
216.012.6bf6

СПОСОБ ДИФФУЗИОННОГО ТИТАНИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЧУГУНА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к металлургии, а именно к диффузионному титанированию металлов, в частности к диффузионному титанированию чугуна, и может быть использовано в машиностроении. Способ диффузионного титанирования изделий из чугуна включает насыщение его поверхности титаном при нагреве до 1000-1100°C в контакте с оксидом титана, выдержку при этой температуре 2-4 часа с последующим быстрым охлаждением в закалочной среде. Обеспечивается повышение износостойкости и жаропрочности деталей машин из серого чугуна. 3 ил., 1 табл., 1 пр.
Основные результаты: Способ диффузионного титанирования изделий из чугуна, отличающийся тем, что изделия нагревают в контакте с порошком оксида титана до температуры 1000-1100°C, выдерживают при этой температуре 2-4 ч с последующим быстрым охлаждением в закалочной среде.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к металлургии, а именно к диффузионному титанированию металлов, в частности к диффузионному титанированию чугуна и может быть использовано в машиностроении для повышения износостойкости и жаропрочности деталей машин из серого чугуна.

За последние годы все более широко используют диффузионное насыщение поверхности сплавов различными металлами. Для твердого или парофазового метода используют твердые частицы (или порошки) титана или ферротитана.

Перенос титана к поверхности изделий осуществляется через хлоридную или фторидную фазы, возникающую в результате взаимодействия титана с хлористым аммонием (NH4Cl) или фтористым аммонием (NH4F), или путем контактирования частиц титана с поверхностью изделия (см. Защитные покрытия на металлах. Киев, Наукова думка, 1973, вып.7, с.116-119, ил.ч).

К основным недостаткам этого способа можно отнести: применение специальных печей; применение газообразных хлоридов или фторидов; применение дорогого порошкообразного титана или ферротитана, получение которых (обычно методом дробления кусков титана или ферротитана) является трудоемкой операцией, необходимость создания вакуума.

Известен способ диффузионного титанирования чугуна (см. Земсков Г.В, Коган Р.Л., Шевченко И.М. Защитные покрытия на металлах. Киев.: Наукова думка, 1971), основанный на образовании летучего соединения TiCl4 и последующей адсорбцией титана вглубь сплава. Данный способ характеризуется значительными потерями диффузанта (хлорида титана), большой длительностью процесса упрочнения (более 12 часов) и низкой толщиной упрочненного слоя (до 150 мкм).

Известен способ диффузионного титанирования деталей из чугуна при следующем соотношении компонентов, масс.%: 96-97% титана, остальное - фтористый аммоний (см. Шаповалов В.П., Горбунов Н.С. Диффузионное титанирование стали. В кн.: Защитные покрытия на металлах. Киев, Наукова думка, 1973, вып.7, с.116-119, ил.ч).

Однако данный способ является трудоемким, требует наличия специального оборудования - реакторов, в которых создается вакуум, и обеспечивает низкую толщину упрочненного слоя, которая составляет максимум 120 мкм (см. Шаповалов В.П., Горбунов Н.С. Диффузионное титанирование стали. В кн.: Защитные покрытия на металлах. Киев, Наукова думка, 1973, вып.7, с.116-119, ил.ч).

Известен способ диффузионного титанирования сталей в газообразных активаторов (K2TiF6 - гексафтортитанат калия) (см. Гурьев, А.М. Влияние состава насыщающей среды на структуру и свойства диффузионного слоя при титанировании сталей [Текст] / Б.Д. Лыгденов // Известия вузов. Физика. - 2001. - №11. С.269-270). Титанирование с добавкой данного активатора дает в 2-3 раза большую толщину карбидного слоя по сравнению с фторидами алюминия, аммония, кальция. Суть способа состоит в том, что насыщение поверхностного слоя железоуглеродистого сплава производится через газообразную среду, при этом калий и фтор, растворяют атомы титана и служат их переносчиками для доставки в зону диффузии, что способствует более глубокому проникновению атомов вглубь сплава. Однако использование данного способа для упрочнения чугунов мало оправдано ввиду того, что возрастание количества углерода способствует образованию карбидов титана, препятствующих дальнейшей диффузии. Таким образом, при увеличении содержания углерода с 0.08 до 0.8% максимально достигаемая толщина упрочненного слоя падает с 600 до 200 мкм (см. Гурьев, А.М. Влияние состава насыщающей среды на структуру и свойства диффузионного слоя при титанировании сталей [Текст] / Б.Д. Лыгденов // Известия вузов. Физика. - 2001. - №11. С.269-270), т.о. использовать данный способ для упрочнения чугунов нецелесообразно.

Целью изобретения является совершенствование технологии диффузионного титанирования изделий из чугуна за счет отказа от специальных газообразных сред и повышение толщины упрочненного слоя. Для достижения поставленной цели, детали из чугуна в контакте с оксидом титана TiO2 нагревают до температуры 1000-1100°C, выдерживают при этой температуре 2-4 часа, извлекают из печи, после чего производится быстрое охлаждение в закалочной среде.

В результате взаимодействия углерода чугуна с оксидом титана происходит диффузия восстановленного титана в железо и на поверхности изделия образуется твердый раствор титана в у - железе и карбидная фаза.

Пример выполнения способа диффузионного титанирования серого чугуна с феррито-перлитной основой (твердость 140-160 НВ).

В качестве образца была взята цилиндрическая деталь диаметром 20 мм и высотой 20 мм из феррито-перлитного серого чугуна СЧ20 состава: 3,4%С; 2,2% Si; 0,6% Мn; <0,3%Р и <0,3%S, твердостью 140 НВ. Исходная структура чугуна феррито (60-90%)-перлитная (40-10%) основа с равномерно распределенным пластинчатым графитом завихренной формы длиной 30-120 мкм. Площадь, занятая графитом составляет 8-12% (фиг.1).

Деталь была помещена в стальной контейнер объемом 0,5 дм3 в засыпке порошком оксида титана TiO2, нагрета до температуры 1000-1100°C, выдержана при этой температуре 2-4 ч, после чего производилось быстрое охлаждение в закалочной среде (воде).

После такого диффузионного титанирования на поверхности детали был обнаружен слой высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (фиг.2), быстрое охлаждение в воде привело к образованию мартенситной структуры. Эксперименты показали, что толщина слоя высокопрочного чугуна (фиг.3) и его твердость зависят от температуры нагрева и времени выдержки при данной температуре (см. таблицу).

Таким образом, предложенный способ позволяет значительно упростить процесс диффузионного титанирования серого чугуна и повысить его производительность.

Таблица
Состав Содержание, масс.% Режим титанирования Толщина слоя, мкм Твердость, HRC Примечание
Т, °C τ, ч
Известный состав (аналог)
1 97Ti+3NH4F 1000 3 90 - Чугун СЧ21
2 97Ti+3NH4F 1000 4 120 - Чугун СЧ21
Предлагаемый состав
4 l00TiO2 1000 2 90 52-54 Чугун СЧ20
5 1000 4 250 53-55 Чугун СЧ20
6 1100 2 470 52-54 Чугун СЧ20
7 1100 4 880 52-55 Чугун СЧ20
8 1150 Чугун расплавился

Предлагаемый способ диффузионного титанирования чугуна значительно проще и дешевле известных способов, так как не требует:

- специальных печей, обеспечивающих замкнутое пространство для восстановительной атмосферы и газообразных хлоридов или фторидов;

- обеспечивает восстановление оксидов титана;

- значительно увеличивает толщину диффузионного слоя более чем в 12 раз по сравнению с аналогами.

Способ диффузионного титанирования изделий из чугуна, отличающийся тем, что изделия нагревают в контакте с порошком оксида титана до температуры 1000-1100°C, выдерживают при этой температуре 2-4 ч с последующим быстрым охлаждением в закалочной среде.
СПОСОБ ДИФФУЗИОННОГО ТИТАНИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЧУГУНА
СПОСОБ ДИФФУЗИОННОГО ТИТАНИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЧУГУНА
СПОСОБ ДИФФУЗИОННОГО ТИТАНИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЧУГУНА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-4 из 4.
27.05.2013
№216.012.448a

Способ изготовления инструментального композиционного материала

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в машиностроении для производства дешевого инструмента, в частности выглаживателей для деталей из цветных металлов. Для упрощения процесса производства композиционного материала и обеспечения равномерности его свойств,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483123
Дата охранного документа: 27.05.2013
27.06.2013
№216.012.4fd6

Способ подготовки порошка на основе чугунной стружки

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к получению порошка на основе железа, содержащего небольшое количество углерода. Может использоваться для получения стального порошка на основе переработки отходов металлообрабатывающей промышленности - чугунной стружки. Порошок,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486031
Дата охранного документа: 27.06.2013
10.04.2014
№216.012.b1c6

Способ получения беспористого карбидочугуна для изготовления выглаживателей

Изобретение относится к металлургии, в частности к получению карбидочугуна с отсутствием пор в объеме сплава, и может быть использовано для изготовления рабочих частей выглаживателей. Способ включает смешивание порошков карбида титана и серого чугуна СЧ20 в объемном соотношении 50 на 50,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511226
Дата охранного документа: 10.04.2014
25.08.2017
№217.015.b580

Способ получения дроби из чугуна посредством переработки стальной стружки

Изобретение относится к металлургии, а именно к получению чугунной дроби. Стальную стружку смешивают с графитом, смесь размещают в отверстиях фильеры и нагревают в печи до температуры 1150-1200°С, обеспечивают науглероживание стали с превращением ее в чугун, расплавляют чугун, а затем проводят...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614227
Дата охранного документа: 23.03.2017
Показаны записи 1-10 из 72.
27.04.2013
№216.012.39d0

Система стабилизации движения быстроходной гусеничной машины

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано при синтезе систем управления поворотом быстроходных гусеничных машин с гидромеханической трансмиссией и дифференциальным механизмом поворота с гидрообъемным приводом. Система стабилизации содержит бортовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480361
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.05.2013
№216.012.448a

Способ изготовления инструментального композиционного материала

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в машиностроении для производства дешевого инструмента, в частности выглаживателей для деталей из цветных металлов. Для упрощения процесса производства композиционного материала и обеспечения равномерности его свойств,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483123
Дата охранного документа: 27.05.2013
10.06.2013
№216.012.4884

Способ получения железа из воздушной взвеси частиц содержащей его руды и устройство для осуществления способа

Группа изобретений относится к способу и устройству для получения металлического железа из рудного сырья. Способ включает формирование исходной механической смеси из руды и углерода, восстановление железа с помощью генерируемого в рабочей зоне физического поля и осуществление обработки в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484144
Дата охранного документа: 10.06.2013
27.06.2013
№216.012.4fd6

Способ подготовки порошка на основе чугунной стружки

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к получению порошка на основе железа, содержащего небольшое количество углерода. Может использоваться для получения стального порошка на основе переработки отходов металлообрабатывающей промышленности - чугунной стружки. Порошок,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486031
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.07.2013
№216.012.59f5

Способ получения столбчатых монокристаллов кремния из песка и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области получения монокристаллов кремния. Способ включает предварительную установку в нижней части тигля затравки, обеспечивающей кристаллизацию конечного продукта, загрузку полости тигля сырьевой массой, состоящей из зерен песка, с обеспечением непрерывной подачи в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488650
Дата охранного документа: 27.07.2013
20.09.2013
№216.012.6b38

Способ получения графита и композитов на его основе из водяной суспензии частиц углеродосодержащих материалов и устройство для его осуществления

Изобретение может быть использовано в химической промышленности и в электротехнике. Во внутренней полости емкости 3 размещают водяную суспензию, содержащую, об.%: частицы кокса 4 с размерами 1-8 мкм - 50-70%; остальное - вода. В суспензию дополнительно вводят частицы окиси алюминия и/или окиси...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493099
Дата охранного документа: 20.09.2013
20.12.2013
№216.012.8d5b

Способ получения металлического алюминия из водяной суспензии глиняных частиц и устройство для его осуществления

Изобретение относится к способу и устройству для получения металлического алюминия из водяной суспензии глиняных частиц. Способ включает размалывание алюмосодержащей глины на частицы с размерами 0,001-1,0 мм, перемешивание ее с водой в количестве 30-40% от суммарной массы размолотой глины с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501870
Дата охранного документа: 20.12.2013
27.12.2013
№216.012.90f7

Способ производства этилового спирта и устройство для его осуществления

Изобретение относится к производству этилового спирта. Способ предусматривает воздействие на сброженную массу, находящуюся в герметично закрытой емкости, переменного вращающегося магнитного поля, напряженность которого в зоне обработки составляет 1×10А/м-1×10 А/м при его частоте 40-70 Гц. При...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502804
Дата охранного документа: 27.12.2013
20.02.2014
№216.012.a169

Токарный полуавтомат для многосторонней обработки деталей

Изобретение относится к области машиностроения, а также может быть применено в производстве трубопроводной арматуры с использованием токарных станков с ЧПУ. Токарный полуавтомат для многосторонней обработки деталей, содержащий шпиндельный узел, самоцентрирующийся поворотный патрон, набор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507036
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.02.2014
№216.012.a323

Способ изготовления датчиков для контроля циклических деформаций

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам измерения деформаций и напряжений на поверхности деталей машин, подвергающихся циклическому нагружению. Целью изобретения является повышение чувствительности датчиков, изготавливаемых из фольги и применяемых для контроля...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507478
Дата охранного документа: 20.02.2014
+ добавить свой РИД