Спосіб дифузійного хромування у вакуумі стальних виробів

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов и сплавов, в частности к диффузионному хромированию в глубоком вакууме с применением металлического хрома, и может быть использовано в металлургической и машиностроительной промышленности для поверхностного упрочнения технологической оснастки, инструментов и деталей машин. Известны способы диффузионного хромирования с применением металлического хрома, находящегося в контакте с насыщаемыми изделиями-деталями. Наиболее широко используется в промышленности диффузионное хромирование в порошковых смесях. Одним из основных недостатков способа является образование технологических отходов ввиду невозможности регенерации порошковой смеси. Известен способ диффузионного хромирования в вакууме, включающий использование гранулированного металлического хрома, с которым в герметичном контейнере находятся обрабатываемые изделия, а также в отдельном отсеке геттер (титановый порошок). Способ предполагает отключение вакуумной системы от реакционного пространства после прогрева и вакуумирования последнего и введение геттера, который интенсифицирует процесс и позволяет вести процесс при относительно низких температурах. К недостаткам данного способа относятся громоздкость и большая трудоемкость подготовительновспомогательных работ из-за необходимости применения герметичных контейнеров с плавким затвором; применение дополнительного материала-геттера; невозможность выполнения резкого охлаждения-закалки изделия непосредственно в вакууме ввиду большой массы загруженного контейнера. Кроме того, это т способ не может во всех случаях гарантировать отсутствие приваривания частиц хрома к изделию при 1100°С интенсифицировать процесс диффузии хрома, так как давление паров хрома зависит oт степени вакуума, и для процесса вакуумного хромирования достаточно разрежения 1 х 10-3 -1 х 10-2 мм рт. ст. Задачей изобретения является обеспечение хромировании стальных изделий с любой формой сложности, уменьшение трудоемкости работ, применяемых материалов и оснастки, а также резкого охлаждения закалки обрабатываемых изделий непосредственно с температуры нагрева при хромировании в вакуумной печи. Указанная задача достигается тем, что хромирование изделий любой формы осуществляется в вакууме не хуже 1,33 Па, путем нанесения перед загрузкой в вакуумную печь на поверхность детали специального микропорошка хрома, пои температуре процесса до 1100-1120°С, В данном случае вместо гранулированного хрома используют микропорошок хрома, восстановленного гидридно-кальциевым методом. Перед загрузкой в вакуумную печь поверхность изделия засыпается микропорошком хрома с заполнением имеющихся углублений. Порошок удерживают на поверхности благодаря самой форме насыщаемой поверхности, если она замкнута, либо прижатием стальными пластинами и заглушками. Далее изделие помещают в печь, создают вакуум не хуже 1,33 Па и температуру 1100-1120°С в течение 4,5 ч и более в зависимости от требуемой толщины покрытия. Применение такого порошка исключает приваривание его частиц к поверхности насыщаемого изделия при нагреве до 1180°С благодаря его гранулометрическому составу и химической чистоте. При этом одновременно обеспечивается плотное прилегание порошка хрома к поверхности изделия. Указанный способ используют для хромирования формообразующи х частей прессформ-гравюр из стали типа 4Х4ВМФС при 1100-1120°С и вакууме 0,133 Па в течение 4,5ч в эл. печи типа СЭВ-3,3/11,5. Процесс обеспечивает получение диффузионного карбидного слоя толщиной 0,020 мм с микротвердостью на поверхности 20000 МПа. Состав карбидов - (Сr, Fе)23С 6 и (Сr. Fе)7С3. Поверхность изделия после хромирования, не ухудшаясь в сравнении с исходной, приобретает белый цвет с слегка матовым оттенком. Сравнительные данные для обоих способов хромирования приведены в таблице. Как следует из таблицы, при длительности процесса 6 ч и температуре 1100-1120°С толщина диффузионного слоя для обоих способов практически одинакова. На чертеже показана подготовленная к загрузке в вакуумную печь часть пресс-формы вставка для литья корпуса регулирующего клапана. Во вставке 1 подлежит хромированию только гравюра, заполняемая порошком хрома 2, который удерживается стальной пластиной 3 и заглушкой-пробкой 4. Пластина 3 прижимается к вставке штифтами с клиновыми зажимами 5, зажим может быть заменен винтом с гайкой. При достаточной жесткости вставки, исключающей деформации при закалке, допускается вставку загружать в печь в горизонтальном положении и тогда для удержания порошка на гравюре пластины 3 и прижимы 5 не нужны, а можно ограничиться только заглушками. Последние выполняются либо из стали, либо из асбеста. Приведенный способ позволяет упростить процесс, избежать применения герметичных контейнеров, геттера и других вспомогательных материалов; уменьшить трудоемкость процесса; производить хромирование изделий с поверхностью любых форми конфигураций, имеющих углубления, отверстия и пр.; производить хромирование изделий при необходимости и возможности при повышенной температуре до 1150-1180°С, сократив длительность процесса; совместить процесс хромирования с закалкой для сталей, имеющих высокую температуру аустенизации.