RU2000355C1 - Method of chromocalorizing of steel articles by diffusion under vacuum - Google Patents
Method of chromocalorizing of steel articles by diffusion under vacuumInfo
- Publication number
- RU2000355C1 RU2000355C1 SU5047881A RU2000355C1 RU 2000355 C1 RU2000355 C1 RU 2000355C1 SU 5047881 A SU5047881 A SU 5047881A RU 2000355 C1 RU2000355 C1 RU 2000355C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chromium
- vacuum
- powder
- chromocalorizing
- under vacuum
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 18
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title abstract description 11
- 239000010959 steel Substances 0.000 title abstract description 11
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 title abstract description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 14
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 239000011651 chromium Substances 0.000 abstract description 11
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 3
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- CSDQQAQKBAQLLE-UHFFFAOYSA-N 4-(4-chlorophenyl)-4,5,6,7-tetrahydrothieno[3,2-c]pyridine Chemical compound C1=CC(Cl)=CC=C1C1C(C=CS2)=C2CCN1 CSDQQAQKBAQLLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- QRRWWGNBSQSBAM-UHFFFAOYSA-N alumane;chromium Chemical compound [AlH3].[Cr] QRRWWGNBSQSBAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005269 aluminizing Methods 0.000 description 1
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 1
- 238000004532 chromating Methods 0.000 description 1
- -1 chromium carbides Chemical class 0.000 description 1
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004453 electron probe microanalysis Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910021652 non-ferrous alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к химико-термической обработке металлов в вакууме. Сущность способа: провод т диффузионное хромоалитирование стальных изделий в вакууме с остаточным давлением не более 1,33 Па путем нанесени на их поверхность порошковой смеси, состо щей из 94,5-96,0% хрома и 4,0-5,5% алюмини , нагрева до температуры 1100-1150°С с продолжительностью процесса 3,5-4,5 ч. Хром примен етс в виде порошка с содержанием примесей не более 1,0%. 1 табл., 2 ил.FIELD OF THE INVENTION This invention relates to a chemical thermal treatment of metals in a vacuum. The essence of the method: carry out diffusion chromoalation of steel products in vacuum with a residual pressure of not more than 1.33 Pa by applying to their surface a powder mixture consisting of 94.5-96.0% chromium and 4.0-5.5% aluminum heating to a temperature of 1100-1150 ° C with a process duration of 3.5-4.5 hours. Chromium is used in the form of a powder with an impurity content of not more than 1.0%. 1 tablet, 2 ill.
Description
Изобретение относитс к химико-термической обработке металлов и сплавов, в частности к диффузионному хромоалитиро- ванию в вакууме с применением порошков хрома и алюмини , и может быть использовано в машиностроительной и металлургическойпромышленностидл поверхностного упрочнени инструмента, технологической оснастки и деталей машин.The invention relates to chemical-thermal treatment of metals and alloys, in particular to diffusion chromoalitization in vacuum using chromium and aluminum powders, and can be used in the engineering and metallurgical industries for surface hardening of tools, tooling and machine parts.
Известен способ хромоалитировани в вакууме изделий из никель-хромовых жаропрочных сталей и сплавов, который может быть вз т в качестве прототипа, включающий использование порошковой смеси, содержащей 41-47% хрома, 3-9% алюмини , 50% окиси алюмини в качестве разделительной среды. Относительно хрома содержание алюмини составл ет 6-18 вес.% Обработанные предлагаемым способом издели из указанных сплавов при температуре закалки и выдержке 2-5 ч имеют микротвердость 600-700 кг/мм, толщину сло от 10 до 30 мкм и высокую жаростойкость (700-1000°С).A known method of chromoalitizing in vacuum products from nickel-chromium heat-resistant steels and alloys, which can be taken as a prototype, including the use of a powder mixture containing 41-47% chromium, 3-9% aluminum, 50% alumina as a separation medium . With respect to chromium, the aluminum content is 6-18 wt.%. The products of the alloys processed by the proposed method at a quenching temperature and holding time of 2-5 hours have a microhardness of 600-700 kg / mm, a layer thickness of 10 to 30 microns and high heat resistance (700- 1000 ° C).
Недостатками этого способа вл ютс : небольша микротвердость поверхности и,следовательно, низка износостойкость; небольша глубина диффузного сло из-за применени окиси алюмини ; громоздкость и больша трудоемкость подготовительно- вспомогательных работ из-за необходимости применени полугерметичных контейнеров дл укладки изделий с порошковой смесью; невозможность выполнени резкого охлаждени -закалки изделий непосредственно в вакууме из-за большой массы загружаемого контейнера с порошковой смесью, содержащей окись алюмини низкой теплопроводности; способ предназначен дл повышени стойкости изделий только в услови х газовой коррозии.The disadvantages of this method are: low surface microhardness and, therefore, low wear resistance; the shallow depth of the diffusion layer due to the use of alumina; cumbersomeness and laboriousness of preparatory and auxiliary works due to the need to use semi-hermetic containers for laying products with a powder mixture; the inability to perform rapid cooling-quenching of products directly in vacuum due to the large mass of the loaded container with a powder mixture containing aluminum oxide of low thermal conductivity; The method is intended to increase the durability of products only under conditions of gas corrosion.
Целью изобретени вл етс получение после хромоалитировани высокого качества насыщаемой поверхности за счет образовани особого диффузионного сло на стальном изделии с любой формой сложности , ускорение процесса диффузии, уменьшение трудоемкости работ, и примен емых материалов, а также закалки обраРатыв ieю оThe aim of the invention is to obtain, after chromoalitizing, a high quality saturable surface by forming a special diffusion layer on a steel product with any form of complexity, accelerating the diffusion process, reducing the complexity of the work and materials used, and also hardening the processing
со ел елate ate
оabout
мых изделий непосредственно с температурой нагрева при хромоалитиравании в вакуумной печи.products directly with a heating temperature during chromoalitration in a vacuum furnace.
Указанна цель достигаетс тем, что хромоалитирование осуществл етс в вакууме с остаточным давлением не более 1,33 Па (1 10- мм.рт.ст.) путем нанесени перед загрузкой в вакуумную печь на поверхность издели порошковой смеси, состо щей из 96...94,5 вес.% хрома и 5,5...4 вес.% алюмини , при температуре процесса 1100- 1150°С. Хром использован о виде особо чистого микропорошка, изготовл емого гидридно-кальциевым методом по ТУ 14-1- 1474-75 НПО Тулачермет (содержание примесей не более 1 вес.%), а алюминиевый порошок - марки АП.This goal is achieved by the fact that chromoaling is carried out in vacuum with a residual pressure of not more than 1.33 Pa (1 10 mm Hg) by applying a powder mixture consisting of 96 to the surface of a product before loading into a vacuum oven. .94.5 wt.% Chromium and 5.5 ... 4 wt.% Aluminum, at a process temperature of 1100-1150 ° C. Chromium was used on the form of highly pure micropowder manufactured by the calcium hydride method in accordance with TU 14-1-1474-75 NPO Tulachermet (impurity content no more than 1 wt.%), And aluminum powder - grade AP.
Перед загрузкой в вакуумную печь поверхность издели засыпаетс хромоалю- миниевой порошковой смесью с заполнением имеющихс углублений. Порошок удерживаетс на поверхности издели благодар самой форме насыщаемой поверхности , если она замкнута, либо прижатием стальными пластинами и заглушками (дл отверстий). Далее изделие помещают в печь, создают вакуум с остаточным давлением не более 1,33 Па и температуру 1100- 1150°С в течение 3.5-4,5 и более часов в зависимости от требуемой толщины покрыти .Before loading into a vacuum oven, the surface of the product is covered with a chromium-aluminum powder mixture to fill in the existing recesses. The powder is held onto the surface of the article due to the very shape of the saturable surface, if closed, or by pressing with steel plates and plugs (for holes). Next, the product is placed in an oven, a vacuum is created with a residual pressure of not more than 1.33 Pa and a temperature of 1100-1150 ° C for 3.5-4.5 or more hours depending on the required coating thickness.
Применение указанного порошка хрома исключает приваривание его частиц к поверхности насыщаемого издели при нагреве до 1180°С благодар его гранулометрическому составу и химической чистоте, При этом одновременно обеспечи- ваетсй плотное прилегание порошка к поверхности издели . Указанный способ использовалс при хромоалитировании формообразующих частей пресс-форм-гравюр из стали типа 4x4 ВМФС (Ди22) при температуре 1120°С. в вакууме с давлением 0,133 Па в течение 4,5 ч в эл.печи типа СЭВ- 3,3/11,5. Обработанные по этому способу пресс-формы дл лить под давлением медных сплавов обеспечивают повышение их стойкости в 2,5...3 раза. Такое повышение стойкости пресс-форм произошло благодар получению на поверхности особого диффузного сло .The use of this chromium powder eliminates the welding of its particles to the surface of the saturated product when heated to 1180 ° C due to its particle size distribution and chemical purity. At the same time, the powder adheres tightly to the surface of the product. The specified method was used during chromoalithization of the forming parts of molds from 4x4 VMFS (Di22) steel at a temperature of 1120 ° C. in a vacuum with a pressure of 0.133 Pa for 4.5 hours in an electric furnace of type SEV-3.3 / 11.5. The molds processed by this method for injection molding of copper alloys provide an increase in their resistance by 2.5 ... 3 times. This increase in mold resistance was due to the formation of a special diffuse layer on the surface.
Как показали металлографические исследовани , а также рентгено-спектральный электронно-зондовый микроанализ после обработки стали Ди22 по указанному режиму диффузный слой состоит из двух зон. Перва , наружна толщиной 8 мкм, зона состоит из карбидов хрома состава (СгРе)2зСб и (Сг, Ре)Сэ. Втора зона, прилегающа к основному металлу, имеюща толщину 150 мкм. вл етс твердым раствором в железе хрома (8-6 %) и алюмини (3,5- 1,5%) с уменьшением концентрации этих элементов от поверхности к основному металлу . Микротвердость карбидной зоны 13000 МПа (1300 кг/мм), твердого раствора 2700-2300 МПа (270-230 к г/мм) при микротвердости основного металла 5000 МПа (500 кг/мм). Чистота поверхности после хромо0 алитировани практически не измен етс , приобрета матовый оттенок.As shown by metallographic studies, as well as X-ray spectral electron probe microanalysis after processing Di22 steel in the indicated mode, the diffuse layer consists of two zones. The first, external 8 microns thick, the zone consists of chromium carbides of the composition (CrFe) 2zCb and (Cr, Fe) Ce. A second zone adjacent to the base metal having a thickness of 150 microns. is a solid solution in the iron of chromium (8-6%) and aluminum (3.5-1.5%) with a decrease in the concentration of these elements from the surface to the base metal. The microhardness of the carbide zone is 13000 MPa (1300 kg / mm), the solid solution is 2700-2300 MPa (270-230 kg / mm) with the microhardness of the base metal 5000 MPa (500 kg / mm). The surface cleanliness after chromating is practically unchanged, becoming a matte hue.
В таблице приведены сравнительные данные дл известного и предлагаемого способов. При этом дл известного способаThe table shows comparative data for the known and proposed methods. Moreover, for the known method
5 приведены,данные как из описани изобретени к авторскому свидетельству, так и данные нашего эксперимента на стали Ди22 в известной смеси с окисью алюмини . Характеристики диффузионных слоев, пол0 ученных известным способом в обоих случа х а и б (дл разных марок сталей), ниже от полученных предлагаемым способом: меньша глубина сло и отсутствие карбидной зоны.Figure 5 shows the data from both the description of the invention to the copyright certificate and the data of our experiment on Di22 steel in a known mixture with alumina. The characteristics of the diffusion layers obtained in a known manner in both cases a and b (for different grades of steel) are lower than those obtained by the proposed method: lower layer depth and the absence of a carbide zone.
5 Испытание пресс-форм на стойкость показало , что в случае применени известного способа повышение стойкости получаетс незначительное. Граничные услови применени именно такого состава порошковой5 Testing of molds for resistance showed that in the case of applying the known method, an increase in resistance is obtained insignificant. The boundary conditions for the use of just such a powder composition
0 смеси пон тны из рассмотрени графика на фиг. 1. Использование смеси с содержанием алюмини менее 4 вес.% приводит к образованию сильно неравномерного диффузионного сло (на графике показано0 mixtures are understood from a consideration of the graph in FIG. 1. The use of a mixture with an aluminum content of less than 4 wt.% Leads to the formation of a highly uneven diffusion layer (shown in the graph
5 пунктиром). При содержании в сгеси алюмини более 5,5 вес.% толщина карбидной зоны сло уменьшаетс до 5 мкм и ниже, что не может обеспечить существенного повышени износо- и разгаростойкости поверх0 ности пресс-формы издели .5 dotted line). When the content of aluminum in the clay is more than 5.5 wt.%, The thickness of the carbide zone of the layer decreases to 5 microns or less, which cannot provide a significant increase in the wear and heat resistance of the surface of the mold of the product.
Применение порошковой смеси с содержанием алюмини в пределах 4...5,5 вес.% позвол ет использовать преимущество двух диффузионных процессов: от хроми5 ровани - высокую твердость и низкое тепловое расширение, от алитировани - большую толщину сло и жаростойкость. На фиг.2 в качестве примера показаны подготовленные к загрузке в вакуумную печь ком0 плект вставок 1 пресс-формы дл лить корпуса регулирующего клапана. Во вставках подлежит хромоалитированию только гравюра с литниковой системой, заполн емые порошковой смесью 2, котора удержи5 ваетс еще и заглушкой 3. Комплект вставок, состо щий из двух почти и одинаковых половинок, ст гиваетс клиновыми зажимами 4 (можно заменить винтом с гайкой ). Пустотелый знак 5 применен с целью уменьшени количег.тп порошковой смеси.The use of a powder mixture with an aluminum content in the range of 4 ... 5.5 wt.% Allows one to take advantage of two diffusion processes: from chromium plating - high hardness and low thermal expansion, from aluminizing - large layer thickness and heat resistance. Figure 2 shows, by way of example, a set of mold inserts 1 for casting a control valve body prepared for loading into a vacuum oven. In the inserts, only the engraving with the gating system is to be chromo-lined, filled with a powder mixture 2, which is also retained by the plug 3. The set of inserts, consisting of two almost identical halves, is secured with wedge clamps 4 (can be replaced with a screw and nut). The hollow sign 5 has been used to reduce the number of tons of powder mixture.
а также дл улучшени услови охлаждени издели . При небольшом сечении издели знак 5 можно не примен ть. При достаточной жесткости вставки и простой конфигурации , исключающих деформации при закалке, допускаетс вставку загружать в печь в горизонтальном положении, В таком случае дл удержани порошка на гравюре зажимы 4 не нужны, а можно ограничитьс только заглушками. Последние выполн ютс либо из стали, либо из асбеста.as well as to improve the cooling condition of the product. With a small section of the product, the 5 mark may not be used. With sufficient insert rigidity and a simple configuration that prevents deformation during quenching, the insert is allowed to be loaded into the furnace in a horizontal position. In this case, clamps 4 are not needed to hold the powder on the engraving, but can be limited only by plugs. The latter are made of either steel or asbestos.
Приведенный способ позвол ет: увеличить разгаростойкость пресс-форм в 2,5-3 раза; упростить процесс, избежав применени контейнера; совместить процесс хромо- алитировани с закалкой дл сталей, имеющих высокую температуру аустениза- ции; избежать деформации изделий при за- калке, что особенно важно дл формообразующих инструментов.The above method allows: to increase the heat resistance of molds by 2.5-3 times; simplify the process by avoiding the use of a container; combine chromoalithization with quenching for steels having a high austenitizing temperature; to avoid deformation of products during hardening, which is especially important for forming tools.
Использование предложенного способа дл обработки пресс-форм лить под дав5Using the proposed method for processing injection molds5
00
пением цветных сплавоо на заводе с объемом производства 1500...2000 т. лить медных сплавов в год даот экономический эффект более 100 т руб. в год за счет уменьшени потребности в количестве пресс- форм.singing non-ferrous alloys at a plant with a production volume of 1,500 ... 2,000 tons. Casting copper alloys per year daot the economic effect of more than 100 tons. per year by reducing the need for molds.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5047881 RU2000355C1 (en) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | Method of chromocalorizing of steel articles by diffusion under vacuum |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5047881 RU2000355C1 (en) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | Method of chromocalorizing of steel articles by diffusion under vacuum |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000355C1 true RU2000355C1 (en) | 1993-09-07 |
Family
ID=21607082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5047881 RU2000355C1 (en) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | Method of chromocalorizing of steel articles by diffusion under vacuum |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2000355C1 (en) |
-
1992
- 1992-03-16 RU SU5047881 patent/RU2000355C1/en active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4693863A (en) | Process and apparatus to simultaneously consolidate and reduce metal powders | |
| US2206395A (en) | Process for obtaining pure chromium, titanium, and certain other metals and alloys thereof | |
| Gorbatyuk et al. | Applying thermal coatings to narrow walls of the continuous-casting molds | |
| DE3322957A1 (en) | METHOD FOR HARDENING THE SURFACE OF OBJECTS MADE OF IRON MATERIAL | |
| US3532561A (en) | Ferrous metal die casting process and products | |
| RU2000355C1 (en) | Method of chromocalorizing of steel articles by diffusion under vacuum | |
| US1989186A (en) | Method of forming rolls | |
| US4131473A (en) | Method of forming a high-temperature abrasion-resistant coating on a ferrous metal substrate, and resulting article | |
| US20240173767A1 (en) | Conformal cooling insert | |
| US11007571B2 (en) | Method of manufacturing an austenitic iron alloy | |
| WO2022074443A1 (en) | A method of manufacturing a metallic component by additive manufacturing process and a system thereof | |
| GB2085032A (en) | Isostatic Pressing of Chromium Sputtering Targets | |
| JPH02270944A (en) | Roll stock having wear resistance and resistance to surface roughness and its production | |
| Kawata | Development of mass-production-type plasma chemical vapour deposition equipment and its application to various dies | |
| AU5747390A (en) | Method for lining a metallurgical container, and composition and machine for implementation of same | |
| RU2354502C1 (en) | Production method of surface-hardened powdered carbonised steel | |
| SU1731871A1 (en) | Method of vacuum chrome-plating of steel parts | |
| US205351A (en) | Improvement in treating cast-steel ingots | |
| JPH07100629A (en) | Production of high-density material | |
| RU2119847C1 (en) | Process of production of high-density materials and articles by reaction sintering under pressure | |
| US905558A (en) | Process of and apparatus for making compound metal objects. | |
| RU1823882C (en) | Method of production of damascus steel (its variants) | |
| JPH0790543A (en) | Surface hardening method for cemented carbide members | |
| SU1678882A1 (en) | Method for production of high-density powder steel | |
| SU1216247A1 (en) | Method of hardening steel parts |