SU1761812A1 - Способ термической обработки стали, легированной хромом и/или алюминием, и окислительна среда дл его осуществлени - Google Patents
Способ термической обработки стали, легированной хромом и/или алюминием, и окислительна среда дл его осуществлени Download PDFInfo
- Publication number
- SU1761812A1 SU1761812A1 SU904847685A SU4847685A SU1761812A1 SU 1761812 A1 SU1761812 A1 SU 1761812A1 SU 904847685 A SU904847685 A SU 904847685A SU 4847685 A SU4847685 A SU 4847685A SU 1761812 A1 SU1761812 A1 SU 1761812A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- heat treatment
- steel
- chromium
- oxide
- borax
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 22
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 11
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 title claims description 11
- 239000011651 chromium Substances 0.000 title claims description 11
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 title claims description 11
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 9
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 title 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 claims abstract description 9
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 6
- -1 low-alloyed Chemical compound 0.000 claims description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 abstract description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 9
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 2
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 2
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000026058 directional locomotion Effects 0.000 description 1
- UQGFMSUEHSUPRD-UHFFFAOYSA-N disodium;3,7-dioxido-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3,5,7-tetraborabicyclo[3.3.1]nonane Chemical compound [Na+].[Na+].O1B([O-])OB2OB([O-])OB1O2 UQGFMSUEHSUPRD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Сущность изобретени : В процессе термической обработки осуществл ют пассивацию стали в расплаве вакуумированной буры, содержащей 0,2-0,5 мас.% оксида железа (II), пропуска анодный ток дл поддержани потенциала в первые 15 минут в интервале 0,21-0,27 В, а затем - от 0,80 до 1,63 В. при 1050-1220 К в течение 1,5-3,0 часов с последующим охлаждением деталей на воздухе. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относитс к области металлургии , а именно, к термической обработке стали, легированной хромом и/или алюминием, а также может быть использовано в машиностроительной, химической, нефт ной и других отрасл х народного хоз йства дл упрочнени деталей и снижени потерь от коррозии,
Известен способ термической обработки электротехнической стали, включающий отжиг в окислительной атмосфере при 1073...1123 К в течении 3...5 ч, в результате которого на поверхности стали образуетс защитна пленка и скорость дальнейшего окислени уменьшаетс Дл предупреждени обезуглероживани поверхности стальных изделий в процессе нагрева широко используют сол ные расплавы, содержащие буру
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, выбранным в качестве пртототипа, вл етс способ термообработки деталей из нержавеющих сталей, при котором образуетс поверхностна защитна пленка и обогащенный хромом подпленочный слой в результате термопассивации деталей при 473. 723 К в циркулирующей окислительной среде в течение 1,..5ч,
В качестве прототипа окислительной среды выбран известный состав дл защиты стали от окислени , который содержит 55 мас.% обезвоженной буры, 20 мас.% оксида никел , 10 мас.% талька и 15 мас.% этилового спирта.
Основным недостатком известных способа и состава вл етс сравнительно невысока микротвердость подпленочного сло а также трудности отделени остатков расплава с поверхности стали после термообработки . Кроме того, дл создани термодинамически неустойчивого состо ни , обеспечивающего переход хрома из основного металла в подпленочный слой, необходима предварительна закалка деталей на твердый раствор, котора не только удлин ет и усложн ет процесс термической обработки, но и вл етс источником короблени и трещин Охлаждение после термопассивации осуществл етс строго
(Л
VI О
00
Ю
регламентированным образом, что также усложн ет технологию.
Цель изобретени - повышение производительности и качества термообработки за счет принудительного формировани защитной оксидной пленки и подпленочного сло , исключени предварительной операции закалки и регламентации охлаждени , увеличени микротвердости подпленочного сло .
Поставленна цель достигаетс тем, что в процессе термической обработки стали, легированной хромом и/или алюминием, выполн ют нагрев, пассивацию в окислительной среде, охлаждение на воздухе и, согласно изобретению, в процессе пассивации через сталь пропускают анодный ток плотностью 0,6...11,5 А/дм , чтобы поддерживать потенциал обрабатываемых образцов в интервале от 0,21 до 0,27 В первые 15 мин и в интервале от 0,80 до 1,63 В - в последующем. При этом пассивацию осуществл ют в окислительной среде с пониженными окислительными характеристиками в течение 1,5...3,0 ч при температуре 1050...1220 К.
Поставленна цель достигаетс также тем, что в качестве окислительной электропровод щей среды используетс расплав вакуумированной буры, в который дл ускорени начальной стадии образовании пассивирующей пленки дополнительно ввод т 0,2...0,5 мас.% оксида железа (II).
Поскольку расплав вакуумированной буры с добавкой оксида железа (II) предназначен дл достижени оптимальной скорости окислени поверхности стали, облегчени образовани пассивирующей пленки и пропускани электрического тока в процессе предлагаемого способа термической обработки, обеспечива выполнение цели изобретени , имеет место единый изобретательский замысел.
Сравнение за вл емого способа с прототипом позволило установить его соответствие критерию новизна, т.к. получение защитной пленки и обогащенного легирующими элементами подпленочного сло осуществл етс не за счет предварительного создани термодинамически неустойчивого состо ни , а в результате принудительного направленного движени ионов под действием разности электрических потенциалов, что позвол ет регулировать степень обогащени подпленочного сло и получать более высокие концентрации легирующих элементов. Помимо хрома в подпленочный слой переводитс алюминий.
Новым по сравнению с прототипом вл етс и введение в расплав оксида железа
(II) вместо оксида никел , а также исключение талька (этиловый спирт необходим только на стадии подготовки состава дл нанесени на поверхность стали - в даль5 нейшем он улетучиваетс ).
Обогащение поверхностной защитной пленки более пассивирующимис компонентами (в нашем случае хромом и алюминием ) известно, однако, об обогащении
10 этими компонентами подпленочного сло не сообщаетс . Более того, в за вл емом способе хром и алюминий не просто концентрируетс в подпленочном слое, а вступают во взаимодействие с
5 присутствующими там элементами: углеродом , кислородом, железом - и образуют мелкодисперсные упрочн ющие фазы, что приводит к повышению микротвердости сло . Это позвол ет сделать вывод о соот0 ветствии за вл емого технического решени критерию существенные отличи .
Введение оксида железа (II) в буру известно , однако именно за вл емый состав од- новременно обладает оптимальной
5 электропроводностью, с требуемой интенсивностью раствор ет оксиды железа, облегчает начальную стадию пассивации стали, достаточно хорошо удал етс в гор чей воде после термообработки, т.е. облада0 етсовокупностьютребуемых
характеристик, что позвол ет сделать вывод
о соответствии за вл емой окислительной
среды критерию существенные отличи .
Примеры конкретного осуществлени
5 предлагаемых изобретений сведены в таблицу . Во всех случа х нагрев образцов стали осуществл ли в печи сопротивлени с сили- товыми нагревател ми мощност ью 10 кВт и рабочим объемом 3 дм . Образцы представ0 л ли собой цилиндры высотой 20,5...30,0 мм и диаметром 10,9...11,8 мм. Токоподводы выполн ли из нержавеющей стали и защищали от соприкосновени с расплавом и атмосферой печи корундизовыми трубками
5 и замазкой из оксида алюмини и жидкого стекла. Навеску вакуумированной (при 1273 К и остаточном давлении 10 Па в течение 2,0...2,5 ч) буры с оксидом железа (II) массой 14... 17 г помещали в корундизовый тигель N;
0 4.
После достижени температуры пассивации в расплав погружали образец стали и два электрода (сравнени и рабочий), необходимые дл задани и поддержани потен5 циала термообработки с помощью потенциостата П-5848. Указанный потенци- остат способен поддерживать заданную величину потенциала до 4,0 В с точностью ±3,0%, максимально допустимый ток со- ставл ет 1,0 А. Электрод сравнени и рабочий электрод изготовл ли из обрабатываемой стали.
После получасовой выдержки фиксировали потенциал обрабатываемого образца относительно электрода сравнени , который и принимали за начало отсчета. Затем в течение 15 мин анодно пол ризовали образец при с целью создани на его поверхности тонкой защитной оксидной пленки. После чего потенциал увеличивали до Дда и формировали подпленочный слой. После окончани времени обработки потен- циостат отключали, образцы извлекали из расплава и охлаждали на воздухе.
Режимы термической обработки и характеристика образцов представлены в таблице .
Температурный интервал за вл емого способа термической обработки обусловлен соотношением скорости диффузии легирующих элементов в стали и скорости растворени образцов в расплаве. Превышение 1220 К приводит к значительному уменьшению размеров образца стали без увеличени толщины и микротвердости под- пленочного сло . Нижн граница температуры определ етс необходимостью повышени жидкотекучести буры после расплавлени .
Потенциалы пассивации выбраны на основе изучени анодных пол ризационных кривых при высоких температурах большой группы сталей. При величинах пол ризации 0,21...0,27 В в большинстве случаев на поверхности стали образуетс оксидна пленка и начинает защищать металл от дальнейшего окислени , хот ее формирование еще не завершено. Область потенциалов от 0,80 до 1,63 В наиболее благопри тна дл диффузии легирующих компонентов в подпленочный слой. Выше 1,63 В начинает выдел тьс кислород, и при общей высокой плотности тока эффективность процесса снижаетс , В интервале пол ризаций от 0,27 до 0,80 В диффузи легирующих компонентов не прекращаетс , но обогащение подпленочного сло протекает с меньшей скоростью, чем в интервале от 0,80 до 1,63 В.
В таблице приведены данные о повышении микротвердости подпленочного сло в результате термической обработки по предлагаемому способу, что свидетельствует о по влении в нем упрочн ющих фаз в результате обогащени сло хромом и/или алюминием и взаимодействи легирующих с углеродом, кислородом и железом, которые присутствуют в этом слое (образцы №№ 1-8). Микротвердость защитной оксидной
пленки достигала 23,8 ГПа. В прототипе (образцы №Ns 11 и 12) показатели упрочнени ниже. При несоблюдении условий предлагаемых изобретений (образцы N 9 и № 10)
упрочнение подпленочного сло находитс на уровне прототипа или менее.
Введение в буру оксида железа (II) смещает потенциал начала образовани защитной пленки на железе ARMKO с 0,28 до 0,21
В при 1073 К, т.к. электролит обогащаетс ионами железа, что тормозит растворение оксида. Остатки расплава-прототипа и расплава с повышенным содержанием FeO (Ns 10) не до конца отдел ютс от детали в гор чей воде и приходитс прибегать к механическому их удалению. Предлагаемый расплав даже с учетом обогащени его железом в процессе термической обработки удовлетворительно отдел етс от детали в
гор чей воде.
Использование предлагаемого способа термической обработки стали и расплава позвол ет получать стабильную защитную пленку и подпленочный слой с повышенной
микротвердостью без предварительной операции закалки. Способ позвол ет обрабатывать литые, деформированные и обрабатываемые резанием детали. При этом в 1,6...4,3 раза повышаетс микротвердость
сло , что исключает необходимость дополнительного введени легируюших элементов . За счет пассивирующей оксидной пленки повышаетс коррозионна стойкость деталей. Предлагаема технологи вл етс экологически чистой.
Claims (2)
1.Способ термической обработки стали , легированной хромом и/или алюминием , преимущественно низколегированной,
включающий нагрев, пассивацию в окислительной среде и охлаждение на воздухе, отл и- ч а ю щ и.и с тем, что, с целью повышени производительности процесса за счет исключени предварительной операции закалки и регламентации охлаждени , повышени качества обработки за счет увеличени микротвердости подпленочного сло , пассивацию провод т при температуре 1050...1220 К в течение 1,5...3,0 ч с пропуеканием анодного тока, обеспечивающего в первые 15 мин потенциал образца в интервале 0,21...0,27 В, а в остальное врем в интервале 0,80...1,63 В.
2.Окислительна среда дл термиче- ской обработки стали, легированной хромом и/или алюминием, содержаща буру и оксид ферромагнетика, отличающа с тем, что в качестве оксида ферромагнетика она содержит оксид железа (II), а буру вакуумированную при следующем соотношении компонентов, мас.%:
оксид железа (II) вакуумированна бура
0,2-0,5; Остальное.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU904847685A SU1761812A1 (ru) | 1990-07-12 | 1990-07-12 | Способ термической обработки стали, легированной хромом и/или алюминием, и окислительна среда дл его осуществлени |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU904847685A SU1761812A1 (ru) | 1990-07-12 | 1990-07-12 | Способ термической обработки стали, легированной хромом и/или алюминием, и окислительна среда дл его осуществлени |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1761812A1 true SU1761812A1 (ru) | 1992-09-15 |
Family
ID=21525606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU904847685A SU1761812A1 (ru) | 1990-07-12 | 1990-07-12 | Способ термической обработки стали, легированной хромом и/или алюминием, и окислительна среда дл его осуществлени |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1761812A1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2351692C2 (ru) * | 2007-04-04 | 2009-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" | Способ повышения коррозионной стойкости низколегированных сталей |
| RU2854973C1 (ru) * | 2025-02-26 | 2026-01-22 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Элдифф" (Ооо "Элдифф") | Способ электродиффузионного упрочнения рабочих поверхностей пластинчатых ножей и установка для его осуществления |
-
1990
- 1990-07-12 SU SU904847685A patent/SU1761812A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Патент DE № 1286869, кл.48 В 11/10, 1964. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2351692C2 (ru) * | 2007-04-04 | 2009-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" | Способ повышения коррозионной стойкости низколегированных сталей |
| RU2854973C1 (ru) * | 2025-02-26 | 2026-01-22 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Элдифф" (Ооо "Элдифф") | Способ электродиффузионного упрочнения рабочих поверхностей пластинчатых ножей и установка для его осуществления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US2144200A (en) | Method of manufacturing siliconiron alloys | |
| CN104032233A (zh) | 一种奥氏体不锈钢及其制造工艺 | |
| Selman et al. | Carbon in platinum and palladium | |
| Wilde et al. | The cathodic discharge of hydrogen on active and passive chromium surfaces in dilute sulphuric acid solutions | |
| Lin et al. | Improvement of the Current Efficiency of an Al‐Zn‐In Anode by Heat‐Treatment | |
| JP2005530918A (ja) | 溶融塩中の固体材料の電気化学的加工 | |
| JPS58213868A (ja) | アルミニウムまたはアルミニウム合金のイオン窒化方法およびその装置 | |
| CN108893632A (zh) | 一种强韧耐蚀钛合金及其制备方法 | |
| SU1761812A1 (ru) | Способ термической обработки стали, легированной хромом и/или алюминием, и окислительна среда дл его осуществлени | |
| Rao et al. | Effect of carbon on corrosion behaviour of Fe3Al intermetallics in 0.5 N sulphuric acid | |
| RU2100480C1 (ru) | Способ поддержания коррозионной стойкости стального циркуляционного контура со свинецсодержащим теплоносителем | |
| RU2061089C1 (ru) | Способ термической обработки стальных деталей | |
| WO2011089730A1 (ja) | 接触電気抵抗の低い通電部品用ステンレス鋼およびその製造方法 | |
| RU2024622C1 (ru) | Способ производства электротехнической анизотропной стали | |
| CN117551936A (zh) | 一种燃料电池双极板含钨氮高耐蚀性不锈钢及其制备方法 | |
| CN115961220B (zh) | 一种Ti元素微合金化复合电化学阴极充氢处理提高Zr基非晶合金耐点蚀性能的方法 | |
| CN114525468A (zh) | 一种碳钢坩埚的表面处理工艺 | |
| RU1788083C (ru) | Способ химико-термической обработки стальных изделий | |
| SU461161A1 (ru) | Способ химико-термической обработки металлов | |
| JPH08170182A (ja) | 金属の表面処理方法及びこの方法によって処理された基板 | |
| JPS6160874A (ja) | 表面硬化鋼及び鋼の表面硬化法 | |
| Hirano et al. | Solid state purification of chromium | |
| SU1046339A1 (ru) | Способ электролизного борировани стальных деталей | |
| SU770214A1 (ru) | Состав дл нанесени защитныхпОКРыТий HA МЕдь и EE СплАВы | |
| Podchernyaeva et al. | Mass transfer and adhesion in electrospark alloying of AL9 alloy with AlN-Ti (Zr) B2-Ti (Zr) Si2 ceramic electrodes |