Действующий

РД 50-412-83

РУКОВОДЯЩИЙ НОРМАТИВНЫЙ ДОКУМЕНТ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Надежность в технике. Упрочнение деталей машин.
Выбор режимов алитирования по долговечности. Общие требования

Дата введения 1984-07-01

РАЗРАБОТАНЫ Министерством Гражданской авиации, Государственным комитетом СССР по стандартам, Министерством высшего и среднего специального образования РСФСР

ИСПОЛНИТЕЛИ

Дубинин Г.Н., Гурашев В.Н. (руководители темы), Соколов В.С., Киселев А.В., Харинова Н.А.

ВНЕСЕНЫ Министерством гражданской авиации

Член коллегии министерства Жильцов П.Д.

УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам 1 июля 1983 г. N 2900

ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ


Методические указания распространяются на изделия, изготовленные из сталей и никелевых сплавов различного назначения, и устанавливают методы упрочнения поверхности изделий с помощью диффузионного алитирования.

В методических указаниях рассматриваются способы диффузионного алитирования: в порошковых смесях, в ваннах с расплавленным алюминием, металлизацией и методом окраски с последующим диффузионным отжигом.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Алитирование - один из видов химико-термической обработки, заключающийся в диффузионном насыщении поверхности изделий алюминием (общие принципы алитирования приводятся в справочном приложении 1).

1.2. При диффузионном алитировании достигается:

высокая концентрация алюминия на поверхности изделий от 9 до 70%*;

прочная связь диффузионного слоя с металлом основы;

равномерное покрытие всех частей поверхности изделий;

толщина диффузионного слоя от 0,02 до 2,5 мм;

увеличение размеров изделий от 0,01 до 0,5 мм;

поверхностная твердость до 700 HV.
______________
* Здесь состав приводится в % по массе.

1.3. Алитирование при оптимальном содержании алюминия в поверхностном слое придает изделию особые физико-химические и механические свойства, позволяющие повысить надежность изделий, работающих в условиях:

окисления при высокие температурах (до 1200 °С);

изотермического окисления до 1100 °С;

циклического окисления до 1000 °С;

коррозии в морской воде и 20%-ном растворе серной кислоты;

износа, эрозии и кавитации;

схватывания рабочих поверхностей машин при высоких температурах;

знакопеременных нагрузок;

ползучести при высоких температурах;

термических ударов.

1.4. Алитированию подвергаются изделия (из стали, никелевых сплавов) любой формы, позволяющей осуществить контакт с алитирующей средой.

1.5. Шероховатость поверхности изделий после алитирования остается неизменной или несколько уменьшается.

1.6. Сравнительные характеристики методов алитирования в порошковых смесях, в ваннах с расплавленным алюминием, металлизации и методом окраски с последующим высокотемпературным отжигом, приводятся в табл.1.

Таблица 1

Сравнительные характеристики методов алитирования

	Преимущества	Недостатки	Форма изделия, подвергаемого алитированию
В порошковых смесях	Возможность получения диффузионных слоев с широким диапазоном концентрации А1 (9-70%) Равномерный по толщине диффузионный слой Стабильный процесс Хорошее сцепление диффузионного слоя с основой Возможность алитирования изделий практически любой конфигурации	Высокая температура (800-1050 °С) и длительность процесса Сложность предохранения определенных поверхностей от насыщения Засорение каналов изделий насыщающей смесью Относительно высокая трудоемкость и стоимость процесса, сложность его механизации	Изделия сложных форм мелкосерийного и единичного производства
В ваннах с расплавленным алюминием	Невысокая температура (700-800 °С) и малая длительность (1-15 мин) процесса Низкая трудоемкость и стоимость процесса Высокая однородность получаемых покрытий, точное регулирование их толщины Возможность непрерывного ведения процесса насыщения	Низкая стойкость тиглей Налипание расплава и окисной пленки на поверхность изделий Частичное растворение в ванне обрабатываемых изделий	Изделия простых форм во всех видах производства
Металлизация с последующим высокотемпературным отжигом	Относительная простота проведения процесса	В некоторых случаях недостаточное сцепление напыленного слоя с изделием Наличие окислов в диффузионном слое. Пористость напыленного слоя
Нанесение красок с последующим высокотемпературным отжигом.	Простота проведения процесса Избирательное алитирование отдельных поверхностей	Неравномерность распределения краски по поверхности, приводящее к неравномерности толщины диффузионного слоя	Изделия любых форм, не имеющие внутренних полостей, в мелкосерийном и единичном производстве

2. СТАЛИ И СПЛАВЫ ДЛЯ АЛИТИРОВАНИЯ

2.1. Выбор алитируемой стали и сплава определяется назначением изделия, конкретными условиями его эксплуатации, целью, с которой проводится процесс поверхностного диффузионного насыщения.

2.2. Алитированию подвергают углеродистые, легированные стали, а также сплавы на никелевой основе.

2.3. Толщина диффузионного слоя при алитировании зависит от химического состава стали и сплава. Влияние легирующих элементов и углерода на толщину слоя приведено на черт.1.

Черт.1. Влияние углерода (а) и легирующих элементов (б) на толщину алитированного слоя для армко-железа (алитирование в порошках при 950 °С, 6 ч)

Влияние углерода (а ) и легирующих элементов (б ) на толщину алитированного слоя
для армко-железа (алитирование в порошках при 950 °С, 6 ч)

2.4. Работоспособность изделий (в том числе поверхности) достигается оптимальными технологическими режимами алитирования и термической обработкой изделий до и после алитирования. Режимы предварительной термической обработки для некоторых сталей и сплавов приводятся в справочном приложении 2.

2.5. В случае, когда работоспособность изделия зависит от величины зерна, следует использовать стали или сплавы, легированные (микролегированные) элементами, препятствующими росту зерна при нагреве (например, титаном, ванадием, редкоземельными элементами).

3. ВЫБОР МЕТОДОВ И ТЕМПЕРАТУРНО-ВРЕМЕННЫХ РЕЖИМОВ АЛИТИРОВАНИЯ ПО ДОЛГОВЕЧНОСТИ

3.1. Необходимая долговечность изделий при эксплуатации достигается при оптимальной толщине и структуре диффузионного слоя в сочетании с необходимым уровнем физико-механических характеристик материала основы. Оптимальная толщина и структура диффузионного слоя стали или сплава зависит от метода и температурно-временных режимов алитирования. Физико-механические характеристики материала зависят от режимов термической обработки.

Принципиальная схема выбора методов, параметров алитирования в зависимости от заданной долговечности изделий приведена на черт.2.

Черт.2. Схема выбора методов, параметров алитирования по долговечности

Схема выбора методов, параметров алитирования по долговечности

3.2. При выборе методов и температурно-временных режимов алитирования производят:

анализ существующих зависимостей между долговечностью, толщиной, структурой алитированного слоя для материала изделий или близкого ему по химическому составу, для различных методов алитирования;

экспериментальное апробирование выбранных методов и режимов алитирования на контрольных образцах (изделиях);

алитирование опытной партии изделий.

3.3. Исходные режимы и методы алитирования выбирают по справочным материалам или на основании данных, приведенных в справочном приложении 3.

3.3.1. Методы алитирования выбирают в зависимости от требований долговечности изделий, объема производства, техники безопасности и экономики. Некоторые справочные данные приведены в табл.1.

3.3.2. Для выбранного метода алитирования на контрольных образцах (изделиях), изготовленных из стали (сплава), заданного состава и имеющих одинаковую с изделиями шероховатость, определяют температурно-временные зависимости толщины и структуры диффузионного слоя.

3.4. Связь между толщиной (структурой) слоя и долговечностью устанавливают экспериментальным путем на изделиях или контрольных образцах, изготовленных из одной и той же марки стали (сплава), имеющих одну и ту же шероховатость поверхности и прошедших одинаковую термическую обработку (в одной среде).

3.4.1. Конфигурация и размеры контрольных образцов должны отражать наиболее характерные конструктивные особенности изделия.

3.4.2. Испытания на долговечность проводят в условиях, близких к эксплуатационным. Количество образцов должно быть достаточным для установления надежной корреляции между изучаемыми характеристиками.

3.4.3. Характерные зависимости изменения долговечности изделий от толщины алитированного слоя схематично показаны на черт.3.

Черт.3. Схема выбора оптимальной долговечности

Схема выбора оптимальной долговечности

3.4.4. За оптимальную толщину алитированного слоя принимается такая, при незначительном изменении которой долговечность изделия (контрольных образцов) практически остается постоянной и остается выше уровня заданной долговечности (на черт.1-5 справочного приложения 3 приведены экспериментальные зависимости). В случае, когда уровень заданной долговечности не достигается, меняют методы алитирования или материал изделия.

3.5. По выбранным режимам проводят алитирование опытной партии изделий, на которой проводят оценку их долговечности. При наличии надежной корреляции допускается производить оценку долговечности по косвенным признакам (толщина алитированного слоя, твердость поверхностная, микро- и макроструктура и др.). При положительных результатах испытаний оформляется технологическая карта, и процесс внедряется в производство.

3.6. В производстве заданную долговечность изделий обеспечивают стабильностью и качеством технологического процесса алитирования при ведении систематического контроля параметров качества.

4. АЛИТИРОВАНИЕ В ПОРОШКАХ

4.1. Алитирование с применением порошковой смеси проводят по одному из вариантов технологии:

с применением контейнера с плавким затвором, который обеспечивает герметизацию реакционного пространства и позволяет производить нагрев при алитировании в обычных термических печах;

с применением контейнера без плавкого затвора при использовании специальных печей, где для защиты от окисления алитирующей смеси и изделий применяются инертные атмосферы (например, продукты диссоциации природного газа, аргон и др.).

4.2. Для алитирования используют порошки, состав которых приводится в табл.2.

Примечание. Допускается использование и других составов смесей, прошедших промышленное апробирование.

Таблица 2

Составы порошковых смесей для диффузионного алитирования

Номер смеси	Компоненты	Химическое обозначение		Номер НТД на компоненты
	Алюминий			ГОСТ 295-79E*
	Окись алюминия			ГОСТ 8136-76**
	Хлористый аммоний
	Ферроалюминий
	Окись алюминия			ГОСТ 8136-76**
	Хлористый аммоний
	Ферроалюминий
	Окись алюминия			ГОСТ 8136-76**
	Хлористый аммоний
	Ферроалюминий
	Окись алюминия			ГОСТ 8136-76**
	Хлористый аммоний
	Ферроалюминий
	Хлористый аммоний

________________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ 295-98 .
** На территории Российской Федерации действует ГОСТ 8136-85 . - Примечание изготовителя базы данных.

Примечания:

1. В скобках указано варьирование компонентов.

2. Допускается вместо хлористого аммония применять йодистый аммоний (ГОСТ 3764-75).

4.3. Технологический процесс алитирования состоит из:

приготовления порошковой смеси;

подготовки изделий;

загрузки изделий в контейнер;

проведения процесса;

выгрузки и очистки изделий;

термической обработки (при необходимости);

контроля качества.

4.4. Компоненты, входящие в смеси для алитирования, измельчают (например, в шаровых мельницах) до размеров частиц 150-600 мкм. Посторонние примеси (бумага, дерево, металлические частицы и др.) в смесях, подготовленных для проведения процесса, не допускаются.

4.5. Перед употреблением хлористый аммоний просушивают при температуре 130-150 °С в течение 1,5-2 ч с последующим охлаждением на воздухе. При хранении хлористого аммония более 5 сут операцию просушки повторяют. Окись алюминия прокаливают при температуре 600-700 °С в течение 2-3 ч.

4.6. Подготовленные компоненты смеси взвешивают на технических весах (с точностью 0,5%) в соотношениях, приведенных в табл.2, затем тщательно перемешивают до получения однородной массы, которую помещают в контейнер и прокаливают в течение 2-3 ч при температуре выбранного режима. После этого смесь пригодна для алитирования. При спекании частиц смеси ее дополнительно измельчают.

4.7. При алитировании происходит ослабление активности смеси, поэтому для стабилизации процесса необходимо в отработанную смесь добавлять свежей.

Примечание. При алитировании в смеси 98% FeAl и 2% NHCl при 1050 °С в течение 24 ч обеднение смеси алюминием составляет 8,5-9%, поэтому при последующем алитировании необходимо в смесь добавлять 20% свежей смеси. Для алитирования при 950-1000 °С в течение 6-10 ч достаточно добавлять 10-15% свежей смеси, а при 860 °С в течение 10 ч алитирование может производиться многократно без освежения, с добавкой только 0,5-1,0% NHCl.

4.8. Алитированию подвергают изделия, имеющие сухую, чистую обезжиренную поверхность без следов окисления. При наличии окислений и загрязнений изделия подвергают очистке электрокорундом N 12-16 или в специальных растворителях. Перед упаковкой в контейнер изделия необходимо обезжирить согласно ГОСТ 9.047-75.

4.9. Для алитирования используют контейнеры двух типов: с плавким и без плавкого затвора (п.4.1). В качестве примера на черт.1-4 приложения 4 приведены различные варианты контейнеров для алитирования.

4.9.1. Размеры и форму контейнеров подбирают в соответствии с размерами изделий, подвергаемых алитированию, и нагревательных устройств. Контейнеры с плавким затвором изготовляют из жаростойких сталей или сплавов (например, 20Х23Н18). При применении контейнера без плавкого затвора в качестве материала контейнера могут использоваться и низколегированные стали. Контейнер, особенно при повторных употреблениях, контролируют на отсутствие повреждений.

4.9.2. Для герметизации внутренней части контейнера плавкий затвор собирают в следующей последовательности:

засыпают в желоб плавкого затвора кварцевый песок (ГОСТ 22551-77) на высоты;

устанавливают крышку контейнера, утопив ее в песок;

засыпают на 20-30 мм в образующуюся щель между крышкой контейнера и желобом размельченную натрийсиликатную глыбу (ГОСТ 13079-81) с размером частиц меньшим, чем ширина щели между крышкой и желобом контейнера.

Крышку контейнера фиксируют в рабочем положении (например, прутком-фиксатором через проушины).

4.10. В одном контейнере можно алитировать как одно, так и несколько изделий (партий). Изделия с большими линейными размерами (например, шток, труба и др.) алитируют в вертикальном положении с использованием специальных приспособлений. Приспособления для определенной ориентации изделий в контейнере используют и в других случаях.

4.11. При загрузке изделий в контейнер и засыпкой их рабочей смесью соблюдают следующие требования:

расстояние между дном контейнера и изделием не менее 30 мм;

расстояние между изделиями или изделиями и стенками контейнера не менее 15 мм;

расстояние между крышкой контейнера и изделиями не менее 50 мм;

смесь в контейнере слегка утрамбовывают;

время с момента загрузки и до начала алитирования не должно превышать 24 ч.

4.12. Для контроля процесса алитирования в контейнер помещают контрольные образцы (2-3 шт.), располагая их в различных зонах контейнера. Контрольные образцы изготовляют из той же марки стали, той же плавки и подвергают той же предварительной термической обработке, что и изделие. В отдельных случаях допускается изготовлять контрольные образцы из стали другой плавки.

4.13. Нагревательные печи для алитирования должны:

обеспечивать нагрев изделий в контейнере до 1200 °С;

иметь равномерное температурное поле в объеме садки ±10 °С;

иметь систему автоматического регулирования для поддержания заданной температуры в период проведения процесса с точностью ±10 °С;

иметь вытяжную вентиляцию в соответствии с действующими санитарными нормами;

иметь устройства, обеспечивающие постоянный состав защитной атмосферы в период проведения алитирования.

4.14. Контейнер (или несколько контейнеров) с плавким затвором помещают в печь, нагретую до 200-300 °С. Скорость нагрева контейнера с изделиями в интервале 300-600 °С не более 100 °С в час, далее нагрев производят с максимальной скоростью до заданной температуры. Продолжительность выдержки контейнера в печи исчисляют с момента прогрева контейнера до требуемой температуры.

4.15. Охлаждение контейнера производят с печью до температуры не выше 500 °С, затем на спокойном воздухе. Контейнер с изделиями, для которых после алитирования не требуется высокая точность по размерам, допускается охлаждать на воздухе с температурой 800 °С.

4.16. При использовании контейнеров без плавкого затвора алитирование проводят в печах с защитной атмосферой (эндогаз, аргон) при избыточном давлении или при герметизации рабочего пространства печи.

4.16.1. Контейнер без плавкого затвора помещают в печь, нагретую не выше 300 °С, затем ее герметизируют и подключают систему создания в печи защитной атмосферы (например, продукты диссоциации природного газа, аргон и др.). После установления в объеме печи стабильной защитной атмосферы производят нагрев контейнера со скоростью 75-100 °С в час до температуры рабочего режима. Охлаждение контейнера производят с печью до температуры не более 300 °С.

4.17. Разборку контейнера производят после его остывания до комнатной температуры, но не позднее 24 ч с момента достижения температуры 100 °С. Необходимо обратить внимание на то, чтобы посторонние компоненты (например, натросиликатная глыба) не попали в рабочий порошок. Содержимое контейнера выгружают в специальный поддон или другое устройство. Вынутые из контейнера изделия очищают от порошка, промывают в теплом содовом растворе, а затем просушивают.

4.18. Внешними признаками нормально прошедшего процесса алитирования являются:

гладкое зеркало застывшей натросиликатной глыбы в затворе контейнера с плавким затвором;

рассыпчатость смеси и ее светло-серый цвет;

отсутствие значительного налипания частиц порошка на поверхность изделий;

светло-серый цвет алитированной поверхности изделий.

4.19. По окончании процесса алитирования рабочую смесь высыпают в герметически закрываемую тару. Если перед следующим потреблением смесь окажется влажной (хлористый аммоний гигроскопичен), то ее просушивают при температуре 150-250 °С, а затем при необходимости измельчают.

5. АЛИТИРОВАНИЕ В ВАННАХ С РАСПЛАВЛЕННЫМ АЛЮМИНИЕМ

5.1. Алитирование проводят в ваннах в расплаве алюминия или его сплавов при температурах 700-850 °С в течение от нескольких секунд до десятков минут в зависимости от состава стали или сплава, необходимой толщины и структуры диффузионного слоя.

5.2. Технологическое оборудование для алитирования в ваннах следующее:

печь-ванна;

система автоматики и устройств для контроля и поддержания температуры;

приспособления для загрузки (выгрузки) изделий;

приспособления для очистки поверхности изделий от алюминия.

5.3. Технологический процесс алитирования изделий в ваннах с расплавленным алюминием состоит из следующих операций:

приготовление ванны;

подготовка поверхности;

проведение процесса алитирования;

выгрузка изделий из ванны и их очистка;

термическая обработка (при необходимости);

контроль качества.

5.3.1. Приготовление ванны для алитирования осуществляется в следующей последовательности. В тигель загружают флюс (составы флюса приведены в табл.3) и нагревают до температуры 900-950 °С (для обезвоживания флюса). Затем небольшими порциями в расплав флюса добавляют алюминий (А99). Толщину флюса 6-10 мм поддерживают постоянно в течение всего процесса. Для предотвращения разъедания изделий при алитировании в жидкий алюминий вводят 3-9% железа (по массе) в виде проволоки или стружки. Для поддержания концентрации железа на определенном уровне проводят химический анализ состава ванны каждый раз перед алитированием новой партии изделий.

Таблица 3

Составы флюсов для алитирования в ваннах с расплавленным алюминием

Идет завершение процесса оплаты. Платеж не был завершен из-за технической ошибки, денежные средства с вашего счета
списаны не были. Попробуйте подождать несколько минут и повторить платеж еще раз.

Вид химико-термической обработки, заключающийся в диффузионном насыщении поверхности деталей алюминием.

Чаще всего алитирование проводят для деталей, изготовленных из стали, никелевых сплавов и чугуна. Глубина насыщения составляет 0,02…1,2 мм. Алитирование проводится главным образом для повышения жаростойкости, уменьшения схватываемости поверхностей, повышения износостойкости, защиты от коррозии в средах, содержащих серу, азот и углерод. Алитированный слой стальной детали представляет собой?-твердый раствор алюминия в железе. Кроме этого на поверхности стальной детали возможно образование одной или нескольких интерметаллидных фаз состава: FeAl 2 , FeAl, Fe 3 Al, Fe 2 Al 5 . (происходит от немецкого слова alitieren - алюминирование).{/slide}

Чаще всего алитирование проводят в порошкообразных смесях, состоящих из 25-50 % порошка алюминия или 50-75 % ферроалюминия, с добавлением окиси алюминия (25-75 %) и хлористого аммония (NH 4 Cl) в количестве около 1 %. Во время нагрева стали в алитирующей среде протекают следующие реакции: NH 4 Cl > NH 3 + HCl ,
NH 3 > 1/2N 2 + 3/2H 2 ,
2HCl + 2/3Al > 2/3AlCl 3 + H 2 .

Пары хлорида алюминия, как более тяжелые, взаимодействуют с алюминием по реакциям диспропорционирования: 2/3AlCl 3 + 4/3Al > 2AlCl ,
2/3AlCl 3 + 1/3Al > AlCl 2 ,
AlCl 2 + Fe > 2/3AlCl 3 + 1/3Fe 3 Al .

Таким образом, в результате алитирования с помощью алюминия в насыщающей среде происходит восстановление хлоридов алюминия до AlCl 3 , который вновь вступает в обратимые реакции.

1. Повышение жаростойкости .
2. Повышение коррозионной стойкости при работе в растворах солей и азотной кислоты.
3. Повышение эрозионной стойкости.

В настоящее время алитирование проводят как в твёрдой, так и в жидкой средах. Кроме того, в заводской практике постепенно начинает расширяться способ металлизации.

1. Алитирование в порошках. Чаще всего здесь используют порошкообразные смеси следующих составов:
   1. 49,5 % алюминия + 49,5 % Al 2 O 3 + 1 % NH 4 Cl;
   2. 99 % ферроалюминия + 1 % NH 4 Cl;
   3. 48 % ферроалюминия + 48 % кварцевого песка + 4 % NH 4 Cl.

   Во всех составах температуру алитирования поддерживают на уровне 950…1050 °С, а время выдержки для указанных температур назначают в пределах от 6 до 12 ч. При таких режимах глубина алитированного слоя может составлять 0,25…0,6 мм.

   Сам процесс алитирования проводят следующим образом. Детали и порошки послойно загружают в железные или нихромовые ящики. В процессе насыщения в них многократно добавляют 10-15 % свежей порошкообразной смеси. Если в состав смеси входит окись алюминия, то ее предварительно перед загрузкой в ящик прокаливают при температуре 800-900 °С. Все компоненты порошкообразных смесей просеивают через сито с размером ячейки 0,4-0,5 мм. Ящик, в котором проводят алитирование, обязательно должен быть снабжен плавким затвором. Вместе с деталями в ящик кладут по два-три контрольных образца, называемых свидетелями. С помощью таких свидетелей можно следить за ходом насыщения.

   На рисунке 1 показана зависимость глубины алитированного слоя у стали 10 от продолжительности насыщения при различных температурах.
   

2. Алитирование в расплавленном алюминии. Сущность этого способа заключается в выдержке деталей в ванне с расплавленным алюминием при температурах 720 -850 °С. Поскольку в жидком алюминии некоторые детали могут растворяться, то для предотвращения такого процесса в ванну вводят 8-12 % железа. В составе ванны нежелательно иметь примеси меди, цинка и кремния, т.к. они затрудняют процесс насыщения.

   Время выдержки может меняться в зависимости от вида деталей и их назначения от 15мин. до 1ч. При таких режимах можно получать алитированные слои глубиной 0,1…0,3 мм. Следует заметить, что при таком способе иногда может отмечаться повышение хрупкости, получаемого слоя. Поэтому, в целях устранения такого дефекта, детали после алитирования подвергают отжигу при температуре 950-1050 °С в течение 4-5 часов. При такой термообработке глубина слоя может увеличиться на 20-40 %.

   В процессе алитирования на поверхности расплава рекомендуют создавать слой флюса, состоящего, например, из 40 % NaCl; 40 % KCl; 10 % Na 3 AlF 6 ; 10 % AlF 3 . Такой флюс играет роль защиты и уменьшает процесс разъедания поверхности детали. На рисунке 2 показана зависимость глубины слоя у стали 10 от продолжительности алитирования в расплаве алюминия при различных температурах.

   Алитированный слой представляет собой твердый раствор алюминия на базе химического соединения Fe 3 Al. Такую фазу чаще называют?-фазой. Концентрация алюминия в этой фазе может доходить до 30 % и более.

   В настоящее время постепенно развивается и расширяется алитирование способом металлизации. Сущность этого способа заключается в напылении на поверхность детали слоя алюминия с последующим диффузионным отжигом при температуре 900-1000 °С. Перед отжигом деталь покрывают обмазкой, состоящей из 48 % серебристого графита, 30 % кварцевого песка, 20 % глины и 2 % хлористого аммония. Все компоненты замешиваются на жидком стекле и наносится на деталь толщиной 0,8-1,5 мм.

   Температура, при которой происходит насыщение, составляет 900-950 °С. Сам процесс может длиться 2-4 часа. При таких режимах можно получать слой толщиной 0,2-0,4 мм. Наибольшее применение алитирование получило при производстве клапанов двигателей внутреннего сгорания, чехлов термопар и т.п. В принципе, алитирование можно назначать для любых деталей, работающих при высокой температуре, и которым, прежде всего, предъяляют требования высокой окалиностойкости.

На протяжении нескольких столетий основные эксплуатационные качества металлов изменялись при помощи химико-термического воздействия. Проведенные тесты указывают на то, что процент содержания определенных примесей в металле может оказывать влияние на его твердость, прочность, коррозионную стойкость и многие другие качества. Алитирование углеродистой стали – процесс насыщения поверхностного слоя изделия алюминием, который проходит при определенной температуре. Процесс алитирования стали достаточно сложен, при его проведении проводится установка определенного оборудования. Рассмотрим особенности проведения работы по насыщению поверхностного слоя стали и чугуна алюминием.

Применение алитирования

Придаваемые свойства изделию во многом определяют область применения рассматриваемой технологии химико-термической обработки. В производстве алитирование сталей применяется для изменения следующих свойств обрабатываемой стали:

1. Высокая окалиностойкость. Это свойство связано с процессом образования защитной пленки на поверхности изделия при его нагреве.
2. Высокая защита от окислительных процессов.
3. Высокие антикоррозионные свойства. В результате алитирования изделие может использоваться даже при условии воздействия морской воды.
4. Рассматривая твердость поверхностного слоя нужно уделить внимание тому, что максимальный достигаемый показатель составляет около 500HV.

Рассматривая достоинства и недостатки алитирования стали, нужно отметить тот момент, что воздействие высокой температуры становится причиной перестроения атомной решетки, вследствие чего поверхностный слой становится хрупким.

При обработке данным химико-термическим методом ответственных деталей, проводится обжиг в течение нескольких часов. Поэтому процесс внесения алюминия характеризуется большой продолжительностью.

Технология и методы алитирования

Диффузионное алитирование проходит при температуре от 700 до 1100 градусов Цельсия. Оптимальные режимы обработки выбираются в зависимости от особенностей обрабатываемого материала. Выделяют несколько наиболее распространенных технологий химико-термического воздействия:

1. Алитирование в порошкообразных смесях проводится использовании металлических ящиков. Заготовка помещается в твердый карбюризатор. При этом приготовленная смесь может использоваться многократно, что делает данную технологию экономически выгодной. Температура алитирования стали в данном случае выдерживается в пределе от 950 до 1050 градусов Цельсия, процесс занимает от 6 до 12 часов. Максимальная глубина проникновения алюминия составляет 0,5 миллиметров. Используемый состав представлен алюминиевой пудрой, порошка и определенных добавок. Добавки представлены окисью алюминия и молотой глиной, а также хлористыми разновидностями аммония и алюминия. В некоторых случаях процедура затягивается до 30 часов, что делает ее экономически не выгодной. Данный метод применим в случае сложной конфигурации детали, так как изменение поверхностного этапа проводится поэтапно. Изменение состава поверхностного слоя порошкообразной смесью – самый дорогой метод из всех применяемых.
2. Алитирование напылением проводится в случае, если нужно сократить время проведения данной операции. Данная технология алитирования определяет воздействие относительно невысокой температуры, около 750 градусов Цельсия, требуется порядком одного часа для проникновения алюминия на глубину 0,3 миллиметра. Достоинства данного метода заключается в быстроте исполнения, но нельзя его использовать для получения износостойких ответственных деталей, так как поверхностная пленка очень тонкая. Поверхностное насыщение стали рекомендуют проводить при массовом производстве. Прочность сцепления напыляемого слоя в этом случае невысокая, составляет 0,2-2 кг/мм 2 . Также особенности данной технологии определяют высокую пористость структуры.
3. Металлизация с последующим обжигом проводится при нагреве детали до температуры 900-950 градусов Цельсия, длительность нагрева составляет 2-4 часа. Данный метод существенно уступает предыдущему, так как получаемый слой имеет толщину не более 0,2-0,4 миллиметров, а расходы повышаются по причине существенного увеличения времени нагрева. Однако его часто применяют в случае, когда нужно получить деталь с прочной и твердой поверхностью, которая будет подвергаться существенным нагрузкам. Это связано с тем, что проводимый отжиг позволяет снизить показатель хрупкости, повысив прочность.
4. Алитирование в вакууме предусматривает нанесение покрытия путем испарения алюминия с его последующим осаждением на поверхности изделия. Толщина получаемого покрытия незначительно, но вот достигаемое качество одно из самых высоких. Для нагрева среды проводится установка специальных печей, которые способны раскалить подающийся состав до температуры 1400 градусов Цельсия. Высокое качество покрытия достигается за счет равномерного распределения алюминия по всей поверхности. Технология в данном случае предусматривает предварительный нагрев поверхности до температуры от 175 до 370 градусов Цельсия. Следует уделять много внимания предварительной подготовке детали, так как даже незначительная оксидная пленка становится причиной существенного снижения качества сцепления поверхностного и внутреннего состава. Высокая стоимость процесса и его сложность определяют применимость только при производстве ответственных деталей.
5. Алитирование методом погружения пользуется большой популярностью по причине того, что покрытие наносится в течение 15 минут. При этом оказывается относительно невысокая температура: от 600 до 800 градусов Цельсия. Кроме этого данный метод один из самых доступных в плане стоимости. Суть процедуры заключается в погружении заготовки в жидкий алюминий, нагретый до высокой температуры. При этом получается слой толщиной от 0,02 до 0,1 миллиметра. Особое внимание уделяется подготовке среды, в которой будет проводится процесс изменения химического состава поверхностного слоя.

Есть и другие методы внесения алюминия, которые позволяют изменить основные эксплуатационные качества заготовок.

Контролировать качество поверхности с использованием дефектоскопа – устройства, которое применяется для проверки дефектов методом неразрушающего контроля.

Наиболее распространенным дефектами называют нарушения однородности структуры, появления зоны коррозионного поражения, отклонение требуемого химического состава и так далее.

Материалы, допускаемые к алитированию

Металлизация – технология, которая предназначенная для изменения свойств поверхностного слоя. Разновидностью данной технологии является и алитирование. Насыщению поверхностного слоя подвергают:

1. Углеродистые стали. При этом преимущественно используются низкоуглеродистые стали, реже среднеуглеродистые. При высоком содержании углерода в составе процедура становится малоэффективной.
2. Легированные стали применяются реже, но при правильном проведении технологии можно получить износостойкие детали.
3. Чугун также можно подвергать процедуре алитирования для изменения основных эксплуатационных качеств.

Для получения нержавеющей стали алитированию подвергают как углеродистые, так и легированные стали. В некоторых случаях проводится предварительная подготовка сталей и сплавов, представленная закалкой или другими процедурами химико-термической обработки.

На протяжении нескольких столетий основные эксплуатационные качества металлов изменялись при помощи химико-термического воздействия. Проведенные тесты указывают на то, что процент содержания определенных примесей в металле может оказывать влияние на его твердость, прочность, коррозионную стойкость и многие другие качества. Алитирование углеродистой стали – процесс насыщения поверхностного слоя изделия алюминием, который проходит при определенной температуре. Процесс алитирования стали достаточно сложен, при его проведении проводится установка определенного оборудования. Рассмотрим особенности проведения работы по насыщению поверхностного слоя стали и чугуна алюминием.

Применение алитирования

Придаваемые свойства изделию во многом определяют область применения рассматриваемой технологии химико-термической обработки. В производстве алитирование сталей применяется для изменения следующих свойств обрабатываемой стали:

1. Высокая окалиностойкость. Это свойство связано с процессом образования защитной пленки на поверхности изделия при его нагреве.
2. Высокая защита от окислительных процессов.
3. Высокие антикоррозионные свойства. В результате алитирования изделие может использоваться даже при условии воздействия морской воды.
4. Рассматривая твердость поверхностного слоя нужно уделить внимание тому, что максимальный достигаемый показатель составляет около 500HV.

Рассматривая достоинства и недостатки алитирования стали, нужно отметить тот момент, что воздействие высокой температуры становится причиной перестроения атомной решетки, вследствие чего поверхностный слой становится хрупким.

При обработке данным химико-термическим методом ответственных деталей, проводится обжиг в течение нескольких часов. Поэтому процесс внесения алюминия характеризуется большой продолжительностью.

Технология и методы алитирования

Диффузионное алитирование проходит при температуре от 700 до 1100 градусов Цельсия. Оптимальные режимы обработки выбираются в зависимости от особенностей обрабатываемого материала. Выделяют несколько наиболее распространенных технологий химико-термического воздействия:

1. Алитирование в порошкообразных смесях проводится использовании металлических ящиков. Заготовка помещается в твердый карбюризатор. При этом приготовленная смесь может использоваться многократно, что делает данную технологию экономически выгодной. Температура алитирования стали в данном случае выдерживается в пределе от 950 до 1050 градусов Цельсия, процесс занимает от 6 до 12 часов. Максимальная глубина проникновения алюминия составляет 0,5 миллиметров. Используемый состав представлен алюминиевой пудрой, порошка и определенных добавок. Добавки представлены окисью алюминия и молотой глиной, а также хлористыми разновидностями аммония и алюминия. В некоторых случаях процедура затягивается до 30 часов, что делает ее экономически не выгодной. Данный метод применим в случае сложной конфигурации детали, так как изменение поверхностного этапа проводится поэтапно. Изменение состава поверхностного слоя порошкообразной смесью – самый дорогой метод из всех применяемых.
2. Алитирование напылением проводится в случае, если нужно сократить время проведения данной операции. Данная технология алитирования определяет воздействие относительно невысокой температуры, около 750 градусов Цельсия, требуется порядком одного часа для проникновения алюминия на глубину 0,3 миллиметра. Достоинства данного метода заключается в быстроте исполнения, но нельзя его использовать для получения износостойких ответственных деталей, так как поверхностная пленка очень тонкая. Поверхностное насыщение стали рекомендуют проводить при массовом производстве. Прочность сцепления напыляемого слоя в этом случае невысокая, составляет 0,2-2 кг/мм2. Также особенности данной технологии определяют высокую пористость структуры.
3. Металлизация с последующим обжигом проводится при нагреве детали до температуры 900-950 градусов Цельсия, длительность нагрева составляет 2-4 часа. Данный метод существенно уступает предыдущему, так как получаемый слой имеет толщину не более 0,2-0,4 миллиметров, а расходы повышаются по причине существенного увеличения времени нагрева. Однако его часто применяют в случае, когда нужно получить деталь с прочной и твердой поверхностью, которая будет подвергаться существенным нагрузкам. Это связано с тем, что проводимый отжиг позволяет снизить показатель хрупкости, повысив прочность.
4. Алитирование в вакууме предусматривает нанесение покрытия путем испарения алюминия с его последующим осаждением на поверхности изделия. Толщина получаемого покрытия незначительно, но вот достигаемое качество одно из самых высоких. Для нагрева среды проводится установка специальных печей, которые способны раскалить подающийся состав до температуры 1400 градусов Цельсия. Высокое качество покрытия достигается за счет равномерного распределения алюминия по всей поверхности. Технология в данном случае предусматривает предварительный нагрев поверхности до температуры от 175 до 370 градусов Цельсия. Следует уделять много внимания предварительной подготовке детали, так как даже незначительная оксидная пленка становится причиной существенного снижения качества сцепления поверхностного и внутреннего состава. Высокая стоимость процесса и его сложность определяют применимость только при производстве ответственных деталей.
5. Алитирование методом погружения пользуется большой популярностью по причине того, что покрытие наносится в течение 15 минут. При этом оказывается относительно невысокая температура: от 600 до 800 градусов Цельсия. Кроме этого данный метод один из самых доступных в плане стоимости. Суть процедуры заключается в погружении заготовки в жидкий алюминий, нагретый до высокой температуры. При этом получается слой толщиной от 0,02 до 0,1 миллиметра. Особое внимание уделяется подготовке среды, в которой будет проводится процесс изменения химического состава поверхностного слоя.

Есть и другие методы внесения алюминия, которые позволяют изменить основные эксплуатационные качества заготовок.

Контролировать качество поверхности с использованием дефектоскопа – устройства, которое применяется для проверки дефектов методом неразрушающего контроля.

Наиболее распространенным дефектами называют нарушения однородности структуры, появления зоны коррозионного поражения, отклонение требуемого химического состава и так далее.

Материалы, допускаемые к алитированию

Металлизация – технология, которая предназначенная для изменения свойств поверхностного слоя. Разновидностью данной технологии является и алитирование. Насыщению поверхностного слоя подвергают:

1. Углеродистые стали. При этом преимущественно используются низкоуглеродистые стали, реже среднеуглеродистые. При высоком содержании углерода в составе процедура становится малоэффективной.
2. Легированные стали применяются реже, но при правильном проведении технологии можно получить износостойкие детали.
3. Чугун также можно подвергать процедуре алитирования для изменения основных эксплуатационных качеств.

Для получения нержавеющей стали алитированию подвергают как углеродистые, так и легированные стали. В некоторых случаях проводится предварительная подготовка сталей и сплавов, представленная закалкой или другими процедурами химико-термической обработки.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

stankiexpert.ru

Технология процесса алитирования

Промышленное применение нашли в основном три метода алитирования: в твердых порошкообразных смесях, в ваннах с расплавленным алюминием, а также метод поверхностной металлизация алюминием с последующим диффузионным отжигам.

Возможно также алитирование в вакууме осаждением из парогазовой фазы, электролитическое-в ваннах, состоящих из солей алюминия, а также газовое алитирование, при кото­ром через твердые смеси, содержащие алюминий, пропускают водород.

Алитирование в твердых смесях проводят в герметичных контейнерах, применяя порошок алюминия (49-50%) или ферроалюминий (50-99%) с добавками окиси алюминия (при применении FeAl добавка Аl2Оз необязательна, так как порошок почти не подвержен спеканию) и Nh5Cl (1-2,%).

Химические реакции, протекающие в таком контейнере, подобны реакциям при хромировании:

МН4С1=NНз+НС1;

6НС1 + 2А1 = 2А1С1з + ЗН2;

А1С1з+2А1=3А1С1;

А1С1з = А1С1 + Cl2.

Считается, что образующийся субхлорид алюминия А1С1 путем самовосстановления на поверхности стали образует атомарный алюминий

ЗА1С1= А1С1з+2А1.

Однако возможно и протекание обменной реакции типа

А1С1з + Fe (изделие) =FеС1з + А1.

Оптимальной температурой процесса считается темпера­тура 950-1050° С. Процесс достаточно длительный и в зави­симости от требуемой глубины составляет 4-30 ч.

Для уменьшения хрупкости слоя иногда после такого алитироваяия проводят диффузионный отжиг при 800-1000°, в результате которого содержание алюминия в поверхностном слое снижается до 20-30% с увеличением общей глубины слоя.

Большой производительностью отличается метод погруже­ния изделий в ванну с расплавленным алюминием.

Процесс ведут при 700-800°, слой толщиной 0,02-0,1 мм образуется уже в течение 1 - 15 мин. Однако при всей своей простоте и кратковременности этот метод обладает рядом не­достатков: 1) повышенной хрупкостью слоя, которая также должна устраняться диффузионным отжигом; 2) разъеданием и растворением изделий в расплавленном алюминии; 3) ма­лой стойкостью тиглей; 4) местным налипанием алюминия и пленки окиси алюминия на деталях; 5) неравномерностью насыщения; 6) окислением железа во время погружения.

Правда, существует целый ряд мероприятий для повыше­ния качества алитирования в ваннах. Добавление в ванну 8-12% Fe или 20-22,% Ni уменьшает интенсивность рас­творения и разъедания деталей.

Метод также усовершенствован за счет применения флю­сов, что уменьшает разъедание (прогрев производится в слое флюса), защищает расплав от окисления, улучшает смачива­ние и тем самым способствует образованию более однород­ного по глубине слоя, облегчает очистку поверхности от загрязнений при встряхивании деталей в слое флюса. В каче­стве флюсов применяются составы, содержащие NaCI, HC1, LiCI, ZnCl2, А1Fз, NaF, Na3AlF6 в различных пропорциях.

При алитировании рассматриваемым способом стальных листов и проволоки перед загрузкой в ванну проводят отжиг в проходных печах с восстановительной атмосферой диссоциированного аммиака. При этом удаляются все окисные пленки, и поверхность стали эффективно смачивается рас­плавленным алюминием.

Алитирование методом металлизации проводят в не­сколько приемов. На предварительно очищенную поверхность (пескоструйная обработка, обработка металлической крош­кой для очистки и создания повышенной шероховатости с целью повышения сцепления покрытия и основного ме­талла) путам распыления наносится слой алюминия толщи­ной 0,8-1,2 мм. Процесс покрытия состоит в плавлении ме­талла и разбрызгивании его струёй сжатого воздуха под дав­лением 2-4 ат с помощью специальных металлизаторов (газовых, электрических или высокочастотных). При этом получается пористый слой с малой прочностью сцепления. Далее производится обмазка поверхности защитными соста­вами (серебристый графит, огнеупорная глина, кварцевый песок, жидкое стекло и т. д.) для защиты от окисления при последующем диффузионном отжиге. Отжиг проводится при температуре 900-1100° с предварительным подогревом и медленным охлаждением. Этот метод вполне экономичен и может конкурировать с другими методами.

§ 17. Структура алитированного слоя и влияние различных факторов на результаты процесса

Структура и фазовый состав алитированного слоя зависят от метода алитирования. Содержание алюминия в поверх­ности может достигать ~ 50,% при применении твердых сме­сей и даже 75-80% при металлизации с последующим от­жигом.

В соответствии с диаграммой Fe-А1 (см. рис. 32) при этом на поверхности образуются интерметаллиды Fе3А1, FeAl, FeAl2 и т. д. Эти фазы, так же как и примыкающий к сердцевине а- твердый раствор алюминия в железе, при обычном травлении выявляются в виде светлой нетравящейся зоны. При алитировании в расплавленном алюминии граница слоя имеет извилистый иглообразный характер.

Это обусловлено спецификой образующейся в поверхности фазы Fe2Al5 с ромбической решеткой. Скорость диффузии алюминия в этой фазе максимальна и другие фазы при этом методе не образуются.

Рис. 33. Изменение концентрации алюминия и углерода в алитированном слое стали с 0,4% С (фазовый состав дан для температуры диффузии)

Осо­бенности кристаллографи­ческой структуры этой фа­зы таковы, что наблюдает­ся преимущественная диф­фузия в направлении, пер­пендикуляр- ном поверхности, что и обусловливает игло­образный направленный характер кристаллов этой фазы.

При наличии углерода в стали часто за зоной а- фазы наблюдается зона с высоким содержанием угле­рода (рис. 33), однако это происходит не всегда. Отсутствие зоны, в сталях с содержанием более 0,7% С объясняется обра­зованием ε- фазы, характерной для системы Fe-А1-С. Кро­ме того, высокая концентрация углерода может привести к об­разованию в поверхностном слое иглообразных включений карбида А14Сз.

Увеличение содержание углерода снижает глубину алитированного слоя (рис. 34,а). На рис. 34,6 показано для срав­нения, насколько, интенсивнее протекает процесс алитирова­ния в расплавленном алюминии по сравнению с порошкооб­разной смесью.

Данные о влиянии легирующих элементов на результаты алитирования довольно противоречивы. Однако по аналогии с влиянием элементов на рост хромированного слоя можно заключить, что в безуглеродистых сталях снижать скорость роста будут те элементы, которые стабилизируют γ-фазу.

Читайте в этой же книге: Путем вычитания получим | Карбюризаторы для цементации | Стали для цементации | Глава 3. АЗОТИРОВАНИЕ СТАЛИ | Технология азотирования | Стали, подвергаемые азотированию | Свойства азотированной стали | Высокотемпературная нитроцементация | Низкотемпературная нитроцементация | Цианирование стали |mybiblioteka.su - 2015-2018 год. (0.054 сек.)

mybiblioteka.su

Сталь алитирование - Справочник химика 21

Углеродистая сталь алитированная. .........................500-600 

Металлизация применяется также для повышения жаростойкости сталей алитированием (цементационные ящики, кожухи термопар и др.), для нанесения декоративных покрытий, защиты изделий от науглероживания при цементация и др. 

Чистый алюминий используется для плакирования стали с целью повышения ее стойкости к коррозии. Для этой цели применяется также алитирование - насыщение поверхности стали алюминием на глубину 0,02-1,2 мм, в результате чего создается плотная н прочная антикоррозийная пленка. 

Алитирование. Процесс алитирования заключается в насыщении поверхности стальных деталей алюминием. При алитировании детали упаковывают в ящики со смесью, состоящей из 48% алюминия, 48% окиси алюминия и 2% нашатыря, затем выдерживают от 5 до 15 час. при температуре от 900 до 1050° С. Насыщенная алюминием поверхность стали имеет высокую жароупорность. 

В - при 600°С в горячих газах, содержащих 8О2 и пары воды. Алитирование предохраняет сталь от коррозии в горячих газах, содержащих Ъ% 80г. 

К числу таких покрытий на углеродистых и легированных сталях относятся покрытия на основе алюминия, кадмия, цинка. Ц1широко применяют в различных отраслях техники, так как он надежно защищает металлические изделия от коррозии и коррозионно-механического разрушения. Алитирование же как способ антикоррозионной защиты пока не нашло достаточного распространения, хотя в ряде агрессивных сред, особенно содержащих сернистые соединения, оно эффективнее цинкования. 

Нами изучено влияние диффузионного цинкования и различных методов алитирования на сопротивление коррозионной усталости углеродистых сталей. 

Стационарный потенциал алитированных сталей равен -(915 920) мВ (см. рис. 100), т.е. на 350-370 мВ отрицательнее, чем у сТалей без покрытия. Однако через 4 сут испытаний потенциал стали 20 смещается в положительную сторону, примерно до -540 мВ. Сдвиг потенциала алитированной стали 45 происходит с меньшей интенсивностью и после 12 сут достигает (-680) -ь (-690 мВ). Причина смещения потенциалов - интенсивное растворение слоя алюминия. Однако сталь остается защищенной от воздействия среды слоем интерметаллида, потенциал которого более положительный, чем у сталей, и составляет -(530-540) мВ. Таким образом, защитные слои, получаемые при жидкостном алитировании, функционируют сначала в качестве анодного, а затем катодного покрытия. 

В условиях коррозионной усталости при высоких уровнях циклического напряжения характер изменения электродного потенциала и кинетики разрушения алитированных сталей подобны наблюдаемым у оцинкованных. При нагружении алитированных образцов более низкими циклическими нагрузками происходит интенсивное коррозионно-усталостное разрушение слоя алюминия и в дальнейшем интерметаллидный слой и сталь находятся в условиях катодной защиты в результате анодного растворения слоя алюминия. После смещения потенциалов образцов до (-54) (-550 мВ) в результате полного растворения слоя алюминия разрушение возникающей системы интерметаллидный слой - сталь протекает аналогично разрушению сталей с катодными покрытиями. 

Диффузионное хромирование протекает медленнее, чем алитирование. На поверхности изделия образуется не только химически стойкий, но и прочный при высоких температурах слой из сложных карбидов. Для хромирования применяют смесь, состоящую из 60% порошка металлического хрома, 36% глинозема или каолина и 4% нашатыря, в которую помещают хромируемую деталь. Процесс ведут при температуре около 1 000° С. За 25-30 ч на поверхности детали из малоуглеродистой стали образуется хромированный слой толщиной от 0,05 до 0,1 мм. 

Основными способами защиты от газовой коррозии являются легирование металлов, создание защитных покрытий и замена агрессивной газовой среды. Для изготовления аппаратуры, подвергающейся действию коррозионно-активных газов, применяют жаростойкие сплавы. Для придания жаростойкости стали и чугуну в их состав вводят хром, кремний, алюминий применяются также сплавы на основе никеля или кобальта. Защита от газовой коррозии осуществляется, кроме того, насыщением в горячем состоянии поверхности изделия некоторыми металлами, обладающими защитным действием. К таким металлам принадлежат алюминий и хром. Защитное действие этих металлов обусловлено образованием на их поверхности весьма тонкой, но прочной оксидной пленки, препятствующей взаимодействию металла с окружающей средой. В случае алюминия этот метод носит название алитирования, в случае хрома - термохромирования. Для защиты используют и неметаллические покрытия, изготовленные из керамических и керамико-металлических (керметы) материалов. 

Для повышения стойкости против окисления углеродистых печных труб рекомендуется их алитировать. По данным трубного института стойкость алитированных труб против окисления по сравнению с трубами углеродистой стали без покрытия выше до 800° в 30-50 раз, до 900° - в 10 раз, до 1000° - в 5 раз. 

Для получения 1 кг ЫН методом Р. Альберта и И. Махе применяют сосуд из малоуглеродистой стали, защищенный снаружи от непосредственного действия пламени манжетой из алитированной стали. Верхнюю часть сосуда и его плоскую крышку, укрепленную с помощью резинового кольца, охлаждают водой. Сосуд снабжен боковыми трубками для пропускания водорода, присоединения к вакуумной системе и введения термопары. Внутри сосуда находятся два цилиндрических тигля, из которых один плотно входит в другой, 

Подобно алитированию при нагреве стальных изделий в соответствующих порошкообразных смесях производят хромирование и силицирование стали. При хромировании (при 1050-1150° С) поверхностный слой стали насыщается хромом, в результате чего у низкоуглеродистых сталей повышаются антикоррозийные свойства, а у высокоуглеродистых сталей повышается также твердость и стойкость против истирания. При силицировании (при 1100- 1200° С) происходит насыщение поверхностного слоя кремнием, благодаря чему повышается кислотостойкость стали. 

На основе А. методом порошковой металлургии созданы спеченные алюминиевые сплавы, отличающиеся высокой жаропрочностью. А. используют для раскисления стали, получения некоторых металлов методом алюмотермии, взрывчатых веществ, а также в композиционных материалах на различной основе. См. также Алюминиевая бронза. Алюминиевая латунь. Алюминиевый чугун, Алюми-нирование, Алитирование. 

Диффузионное алюминирование (алитирование). Алитиро-ванные нелегированные стали широко применяются вместо термоустойчивых высоколегированных сталей. 

Длительные испытания труб с различными диффузионными покрытиями - борирование, алитирование и хромоалитирова-ние - показали, что они не вызывают повышения коррозионной стойкости труб из стали 12Х1МФ при эксплуатации в нижней радиационной части и в пароперегревателе парогенераторов. Указанный результат получен в парогенераторах с различными видами топлива сернистый мазут, антрацитовый штыб и эстонский сланец. 

Жидкостное алитирование или, как его называют, алюминирование не оказало заметного влияния на предел выносливости образцов из стали 45 в воздухе и увеличило условный предел коррозионной выносливости образцов в 3 %-ном растворе Na I с 50 до 160 МПа. Аналогичное повыше- 

В практике 3. от к. широко применяют поверхностное легирование недорогих сплавов, имеющих хорошие мех. характеристики. Повер.хностный слой обычной стали можно превратить в сплав с высокой коррозионной стойкостью путем нагрева в порошкообразной шихте, содержащей Zn (диффузионное цинкование). А1 (алитирование) нли Сг (хромирование), иногда со спец. активирующими добавками. Можно также п 1акнровать дешевый малостойкий материал тонким слоем более коррозионностойкого, напр, путем совместной горячей прокатки двух листов до нужной толщины образчюшегося биметалла. 

По характеру изменения хим. состава обрабатываемого изделия л.-т. о, можно разделить на диффузионное насыщение неметаллами или металлами и диффузионное удаление элементов (чаще всего углерода в слабоокислит. среде или водорода в вакууме). Разновидности Х.-т. о. цементация- насыщение гл. обр. стальных изделий углеродом азотирование - насыщение азотом стали, сплавов на основе Ti и тугоплавких металлов оксидирование-окисление поверхностных слоев алюминиевых и магниевых сплавов цианирование и нитроцементация -одновременное насыщение углеродом и азотом стальных (чудных) изделий соотв. из расплава солей и газовой фазы борирование - насыщение бором изделий из стали, сплавов на основе Ni, Со и тугоплавких меташюв силициро-вание - насыщение кремнием алитирование - насыщение алюминием гл. обр. сталей, реже чугунов и сплавов на основе Ni и Со хром ирование и цинкование-насыщение стали соотв. хромом и цинком меднение-насыщение медью изделий из стали. Из всех видов Х.-т. о. наиб, широко используют насыщение стали углеродом и азотом. Углерод и азот быстро диффундируют в железо, образуя при этом твердые р-ры, карбидные и нитридные фазы, резко отличающиеся по физ.-хим. св-вам от железа. 

Диффузионное насыщение стали алюминием является одним из самых надежных способов защиты от действия кислорода при высоких температурах. Алитированые изделия могут использоваться вместо жаростойких сталей. 

Для защиты сталей от окисления используются термодиффузиоыные способы упрочнения поверхности металлов (хромирование, алитирование, силицирова-ние) . 

chem21.info

Процесс - алитирование - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Процесс - алитирование

Cтраница 2

Процесс алитирования не представляет трудностей как в части оборудования, так и в части освоения технологии процесса.  

Процесс алитирования в расплавленном алюминии протекает при температуре 660 - 750 С.  

Процесс алитирования применяется также для повышения стойкости нержавеющих сталей к окислению.  

Процесс алитирования состоит в насыщении поверхности стальных деталей алюминием, что значительно повышает их жароупорность.  

Процесс алитирования никелевых сплавов в порошкообразной смеси, состоящей из 98 % ферроалюминия [ 50 % (по массе) А1 ] и 2 % МН4С1, исследован в работах [ 20, с. Насыщение проводят в герметизированных контейнерах при 950 С; оно происходит в результате диспропорционирования хлоридов алюминия и обменных реакций между ними и алюминием. Пока эта фаза существует на поверхности и не растворяется в результате взаимной диффузии компонентов сплавов, пленка окиси алюминия продолжает образовываться и защищает основу от окисления. С растворением фазы Ni3Al начинается интенсивное окисление сплавов. Алитирование по данной технологии защищает никелевые сплавы от окисления при температурах 950 - 1000 С в течение нескольких тысяч часов.  

Хотя процесс алитирования, как один из способов химико-термической обработки металлов, достаточно известен и используется для черных металлов, в применении к меди и ее сплавам он изучен недостаточно.  

Химизм процесса Алитирования может быть.  

В процессе алитирования изделия нагревают до высокой температуры в среде, содержащей алюминий. При этом поверхностный слой насыщается алюминием в результате термодиффузионного процесса.  

Для проведения процессов алитирования разработана конструкция алюминизатора из УКМ. Основными элементами алюминизатора являются кюветы, в которые засыпается шихта, и решетки, на которых размещаются обрабатываемые детали. К элементам алюминизатора предъявляются достаточно высокие требования по жесткости и прочности. Рассмотрены технологические особенности процесса изготовления элементов алюминизатора.  

По окончании процесса алитирования производится диффузионный отжиг в течение 3 - 5 часов, необходимый для устранения хрупкости наружного слоя.  

Применительно к процессу алитирования технология, условия и режимы нанесения покрытий имеют ряд особенностей.  

В статье рассматривается процесс алитирования никеля и изложены результаты исследования фазового состава алитированных слоев на никеле и никелевых сплавах. При выдержках на воздухе в окислительной атмосфере при 950 на алитирован-ной поверхности образуется окись алюминия а - А12О3, которая предохраняет образец от окисления до тех пор, пока под слоем окисла не растворятся, за-счет встречной диффузии алюминия и никеля, интерметаллидные слои: Ш2А13, NiAl, NisAl. На алитированных жаропрочных сплавах, в отличие от алитированного никеля под слоями интерметаллидов системы Ni - А1 расположен не однофазный твердый раствор, а гетерофазный слой с высокой твердостью, состоящий из соединения Ni3Al и дисперсной фазы, которая образуется при обеднении подслоя никелем. Никель из подслоя идет на образование интерметаллидов Ni - А1, покрывающих образец. Наличие насыщенного алюминием твердого раствора и упрочняющей дисперсной фазы Ni3AI в жаропрочных никелевых сплавах является причиной относительного термодинамического равновесия между фазовым составом алитированного слоя и фазовым составом сплавов. Защитные свойства слоя и его долговечность определяются наличием на поверхности тонкой пленки окиси алюминия. Слой из Ni3Al и NiAl, покрытый окисью алюминия а - А1203, с подслоем из Ni3Al, в котором распределена дисперсная вторая фаза, сохраняется на жаропрочных никелевых сплавах при 950 в течение нескольких тысяч часов.  

www.ngpedia.ru

Алитирование - Справочник химика 21

    Хорошая устойчивость к сероводородной коррозии достигается путем алитирования углеродистой и хромистой (с 7% Сг) стали из расплава. 

Диффузионное насыщение поверхности стали алюминием применяют в основном для повышения жаростойкости стали, в окислительных и особенно в сероводородсодержащих средах. Алитированная сталь при температурах 500-600 °С успешно конкурирует с хромоникелевой нержавеющей сталью типа 18-8 в средах, содержащих сероводород. На выносливость стали алитирование влияет по-разному в зависимости от толщины слоя. Так, порошковое алитирование на глубину 0,1-0,2 мм резко снижает предел выносливости стали и практически не влияет на коррозионную усталость. Алитирование на глубину 0,04-0,05 мм незначительно влияет на предел выносливости стали и более чем в 2 раза повышает условный предел коррозионной усталости. Алитирован-ный слой также понижает влияние концентраторов напряжений, особенно в коррозионной среде. 

Чистый алюминий используется для плакирования стали с целью повышения ее стойкости к коррозии. Для этой цели применяется также алитирование - насыщение поверхности стали алюминием на глубину 0,02-1,2 мм, в результате чего создается плотная н прочная антикоррозийная пленка. 

И,) естны также способы горячего алитирования, заключающиеся в том, что детали погружают в ванну с флюсом, а затем в расплавленный алюминий при 770-800° С. 

Весьма перспективно также алитирование - насыщение поверхности металла алюминием на глубину 0,02-1,2 мм., в результате чего создается плотная и прочная антикоррозионная пленка. 

Важной областью применения А1 является использование его для насыщения (алитирования) поверхности изделий из железа и стали, для придания им жаропрочности и предохранения от коррозии. Наибольшую ценность в этом отношении имеет А1 высокой степени чистоты. 

Очень важным является применение алюминия для алитирования - насыщения поверхности стальных или чугунных изделий алюминием с целью защиты их от окисления при нагревании до 900 °С. Алитирование производят путем погружения изделия в расплавленный алюминий или чаще нагреванием изделия со смесью порошкообразного алюминия и оксида алюминия(1П). При этом алюминий проникает в поверхностный слой изделия, образуя с железом твердый раствор. 

На рис. 79 показано влияние продолжительности и температуры алитировання на толщину алитированного слоя стали марки 10, а на рис. 80 - распределение концентрации алюминия в железе по глубине слоя после алитировання в порошкообразной смеси. 

Термодиффузионный способ широко используется для получения жаростойких покрытий алюминием (алитирование), кремнием (сили- 

Термодиффузионный способ широко используется для получения жаростойких покрытий алюминием (алитирование), кремнием (силицирование), хромом (хромирование), титаном (титанирование). Жаростойкие покрытия позволяют сочетать высокую жаропрочность основного материала с высокой жаростойкостью поверхностного слоя. 

Из других способов обработки отметим алитирование - насыщение поверхности стальных и железных изделий металлическим алюминием, что сообщает им жаростойкость. 

Железо > 99,9 Ра Алитированное железо 

Горячее алитирование применяют при производстве стальной ленты непрерывным способом. Алитированная сталь обладает коррозионной стойкостью алюминия и прочностью стального листа. Поверхность алитированных листов - матовая серебристая. Тол- 

Алитированные листы имеют коррозионную стойкость в атмосфере, воде и в продуктах сгорания топлив при высоких температурах. Эти листы рекомендуется соединять точечной сваркой, 

    Основными способами защиты от газовой коррозии являются легирование металлов, создание защитных покрытий и замена агрессивной газовой среды. Для изготовления аппаратуры, подвергающейся действию коррозионно-активных газов, применяют жаростойкие сплавы. Для придания жаростойкости стали и чугуну в их состав вводят хром, кремний, алюминий применяются также сплавы на основе никеля или кобальта. Защита от газовой коррозии осуществляется, кроме того, насыщением в горячем состоянии поверхности изделия некоторыми металлами, обладающими защитным действием. К таким металлам принадлежат алюминий и хром. Защитное действие этих металлов обусловлено образованием на их поверхности весьма тонкой, но прочной оксидной пленки, препятствующей взаимодействию металла с окружающей средой. В случае алюминия этот метод носит название алитирования, в случае хрома - термохромирования. Для защиты используют и неметаллические покрытия, изготовленные из керамических и керамико-металлических (керметы) материалов. 

Диффузионное алитирование мелких предметов проводят аналогичным способом, но при температуре около 1000° С. Покрытия, помимо сказанного, стойки к продуктам сгорания при высоких температурах. Диффузионное алитирование труб или предметов больших размеров проводят следующим образом. Прежде всего поверхность изделия очищают (лучше струйной обработкой), напыляют слой алюминия и несколько слоев жидкого стекла, а затем выдерживают при температуре 900-1050° С в течение 2-4 ч. Жидкое стекло образует защитный слой, под которым протекает диффузия алюминия в сталь. Трубы с такими покрытиями применяют в обменных аппаратах, предназначенных для работы в среде двуокиси серы, сероводорода, продуктов сгорания и т. д. 

Основными мерами борьбы против коррозии в неэлектролитах является использование коррозионностойких материалов, например нержавеющих и алитированных сталей и др. В боль-щинстве случаев в нефти имеет место и электрохимический коррозионный процесс, что дает возможность применять ингибиторы и протекторную защиту. 

Важным является применение алюминия для алитирования, которое заключается в насыщении поверхности стальных или чугунных изделий алюминием с целью защиты основного материала от окислсния при сильном нагревании. В металлургии а.пюмииий применяется для получения кальция, бария, лития и некоторых других металлов методом алюминотермии (см. 192). 

Алитирование хромистых сталей позволяет значительно расширить область их применения при повышенных температурах в агрессивных средах, содержащих сероводород. Коррозионная стойкость алитированных 3%-ных хромистых сталей в чистом сероводороде при 500-550 °С выше коррозионной стойкости стали 12Х18Н10Т. Для изготовления трубчатых змеевиков печей, а также для коммуникационных трубопроводов и пучков трубчатых теплообменников в США и некоторых других странах на установках гидроочисткн нефтепродуктов используют в промышленном или опытном масштабе алитированные трубы из стали 15Х5М взамен труб из дорогой стали типа 18-8. Опыт подтверждает целесообразность такой замены материала. 

Для повышения надежности работы трубчатых печей в условиях повышенной ванадиевосернистой коррозии рекомендуется крепление радиантных труб и конвекционной решетки выполнять из сталей 25Х23Н7СЛ с предварительным алитированием. Кроме того, значительное снижение ванадиевосернистой коррозии может быть достигнуто по ачей в газовый поток доломитовой пыли или введением в мазут присадки ВТИ-4ст (39]. По данным Всесоюзного теплотехнического научно-исследовательского института им. Ф. Э. Дзержинского, введение присадки ВТИ-4ст позволяет  

Диффузионные покрытия (алитирование) получают барабанной обработкой в атмосфере водорода при температуре около 1000 °С в смеси алюминиевого порошка, AljOa и небольшого количества Nh5 1. Получается поверхностный сплав алюминия с железом, который обеспечивает стойкость как к высокотемпературному окислению на воздухе (до 850-950 °С), так и к коррозии в серу-содержащей атмосфере (например, при очистке нефти). Диффузионные алюминиевые покрытия на стали обычно не обеспечивают 

Исследования водородопроницаемости при повьипенных температурах стали марки 12Х18Н9Т с алитированными, борированными, хромированными слоями показали, что эти покрытия - эффективный барьер потоку водорода. Для стали с алитированным покрытием толщиной 90 мкм температурная зависимость водородопроницаемости в интервале 800-550 °С линейна, энергия активации на этом участке составляет Ер = 158 кДж/моль, что несколько выше, чем у непокрытой стали (р = 122 кДж/моль), водородопроницаемость снижается почти в 5 раз. У борированных образцов с толщиной слоя 80 мкм наблюдается снижение водородопронииэемости в 13 раз при температуре 800 °С и в 70 раз при температуре 400°С энергия активации "р = 168 кДж/моль. 

Процесс диффузионной алюминизации получил особое название - алитирования (реже калоризации). 

При термодиффузионном способе нанесения покрытия изделие помещают в смесь, содержащую порошок металла покрытия. При повышенной температуре происходит диффузия наносимого металла в основной металл. Таким путем получают покрытия алюминием (алитирование) и цинком. Иногда покрытия наносят при реакциях в газовой фазе. Например, при пропускании парообразного СгСЬ над поверхностью стали при 1000 °С образуется поверхностный сплав Сг-Ре, содержащий до 

Алюминием защищают металлы от коррозии, например, -насыщая поверхность их алюминием (алитирование) или методом плакирова- 

Покрытие наносят в герметически закрытом контейнере. Очи-щенные металлические изделия погружают в порошок, содержащий металл покрытия. В течение нескольких часов контейнер нагревается при температуре, близкой (но меньшей) точке плавления металла. Цинковые покрытия, нанесенные на сталь, называются шерадизационными. Диффузионный слой представляет собой сплав, содержащий 8-9% железа в цинке. Алюминиевые покрытия на стали или меди называют алитиро-ванными. На них образуется окись алюминия во всех поверхностных слоях с содержанием алюминия более 8%. Эта окисная пленка обеспечивает высокую сопротивляемость действию коррозии, но сильно охрупчивает поверхностные слои, поэтому после алитирования необходимо подвергнуть изделие отжигу. 

Третий метод уменьшения скорости газовой коррозии заключается в защите поверхности металла специальными термостойкими покрытиями термодифузионными железоалюминиевыми или железохромовыми покрытиями (процессы нанесения этих покрытий известны под названием алитирование и термохромирование), металлокерамическими покрытиями, или керметами, металлоокисными покрытиями, для получения которых в качестве неметаллических компонентов применяют тугоплавкие окислы, например А12О3, М 0, и соединения типа нитридов и карбидов. Металлическими компонентами служат металлы группы железа, хром, вольфрам и молибден.  

Неорганическая химия (1981) -- [ c.438 ]

Физика и химия в переработке нефти (1955) -- [ c.8 ]

Общая химия (издание 3) (1979) -- [ c.387 ]

Курс общей химии (1964) -- [ c.245 ]

Неорганическая химия Издание 2 (1976) -- [ c.397 ]

Общая химия 1982 (1982) -- [ c.555 , c.637 ]

Общая химия 1986 (1986) -- [ c.537 , c.617 ]

Неорганическая химия (1981) -- [ c.438 ]

оборудование производств основного органического синтеза и синтетических каучуков (1965) -- [ c.31 ]

Неорганическая химия (1978) -- [ c.293 ]

Коррозия и основы гальваностегии Издание 2 (1987) -- [ c.91 ]

Общая химия Издание 4 (1965) -- [ c.238 ]

Ремонт и монтаж оборудования химических и нефтеперерабатывающих заводов Издание 2 (1980) -- [ c.71 ]

Коррозия химической аппаратуры и коррозионностойкие материалы (1950) -- [ c.162 ]

Общая химия Издание 18 (1976) -- [ c.629 ]

Общая химия Издание 22 (1982) -- [ c.555 , c.637 ]

Основы общей химической технологии (1963) -- [ c.194 ]

Оборудование производств Издание 2 (1974) -- [ c.24 ]

Общая химическая технология Том 2 (1959) -- [ c.153 , c.154 ]

Краткая химическая энциклопедия Том 2 (1963) -- [ c.97 ]

Основы общей химии Том 2 (1967) -- [ c.194 ]

Основы общей химии Том 2 Издание 3 (1973) -- [ c.37 ]

Коррозия пассивность и защита металлов (1941) -- [ c.7 ]

Коррозия металлов Книга 1,2 (1952) -- [ c.667 , c.668 ]

Курс общей химии (0) -- [ c.236 ]

Предмет химии (0) -- [ c.236 ]

Коррозия металлов Книга 2 (1952) -- [ c.0 ]

chem21.info

Диффузионная металлизация

Диффузионная металлизация - это про­цесс диффузионного насыщения поверхностных слоев стали различными металлами. Она может осуществлять­ся в твердых, жидких и газообразных средах.

При диффузионной металлизации в твердых средах применяют порошкообразные смеси, состоящие обычно из ферросплавов с добавлением хлористого аммония.

Жидкая диффузионная металлизация осуществляет­ся погружением детали в расплавленный металл (например, цинк, алюминий).

При газовом способе насыщения применяют летучие хлористые соединения металлов, образующиеся при взаимодействии хлора с ме­таллами при высоких температурах. Хлориды диссоциируют на поверхности железа и вы­деляющийся в атомарном состоянии металл диффунди­рует в железо.

Диффузия металлов в железе идет значительно мед­леннее, чем углерода и азота, потому что углерод и азот образуют с железом твердые растворы внедрения, а ме­таллы - твердые растворы замещения. Это приводит к тому, что диффузионные слои при металлизации полу­чаются в десятки раз более тонкими. Поверхностное насыщение стали металлами прово­дится при температурах 900-1200° С.

Алитирование (Al)

Алитированием называется процесс насыщения поверхности стали алюминием. В результате алитирования сталь приобретает высокую окалиностойкость (до850-900° С) и коррозионную стойкость в атмосфере и в ряде сред.

При алитировании в порошкообразных смесях чис­тые детали вместе со смесью упаковывают в железный ящик. В рабочую смесь входят: порошковый алюминий (25-50%) или ферроалюминий (50-75%), окись алю­миния (25-50%) и хлористый алюминий (~1,0%). Процесс осуществляется при температуре 900-1000°С в течение 3-12 ч.

Реже применяют алитирование в ваннах с расплав­ленным алюминием. Алитируемые детали погружают в расплавленный алюминий (92-94% А1 и 6-8% Fe). Железо добавляют для того, чтобы предотвратить рас­творение обрабатываемых деталей в алюминии. Процесс проводят при температурах 700-800°С в течение 45- 90 мин.

Алитирование в расплавленном алюминии отлича­ется от алитирования в порошкообразных смесях прос­тотой метода, быстротой и более низкими температура­ми. Основной недостаток процесса - налипание алюми­ния на поверхность деталей.

Иногда применяют металлизацию поверхности стали алюминием (напыление слоя алюминия на обрабатыва­емую поверхность) с последующим диффузионным от­жигом при температуре 900-1000°С в течение 1-3 ч.

Для предохранения алюминия от окисления во время диффузионного отжига изделие покрывают обмазкой, состоящей из серебристого графита (48%), кварцевого песка (30%), глины (20%), хлористого алюминия(2%) и 20-25% от массы первых четырех составляющих - жидкого стекла.

Алитирование стали металлизацией с последующим диффузионным отжигом в несколько раз дешевле, чем в порошках. Агитированный слой представляет собой твердый раствор алюминия в железе, концентрация алюминия в поверхностном слое достигает 30-40%. Алитированию подвергают трубы, инструмент для литья цветных сплавов, чехлы термопар, детали газоге­нераторных машин и т. д.

studfiles.net

Процесс - алитирование - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Процесс - алитирование

Cтраница 1

Процесс алитирования состоит из следующих операций: подготовка поверхности, нанесение алюминиевого слоя (обычно напылением), обмазка покрытия и отжиг.  

Процесс алитирования ведут, например, путем нагрева трубки в алюминиевом порошке, смешанном с оксидом алюминия, в присутствии хлористого аммония при температуре около 1000 С.  

Процесс алитирования длится 3 - 5 мин, температура расплава поддерживается около 700 С. При таких условиях толщина диффузионного слоя для стали составляет 0 02 - 0 04 мм. Толщина налипшего алюминия не превышает 0 3 - 0 4 мм.  

Процесс алитирования заключается в насыщении поверхности стальных деталей алюминием. При алитировании детали упаковывают в ящики со смесью, состоящей из 48 % алюминия, 48 % окиси алюминия и 2 % нашатыря, затем выдерживают от 5 до 15 час. Насыщенная алюминием поверхность стали имеет высокую жароупорность.  

Процесс алитирования длится от 5 до 15 часов. Сталь с али-тированной поверхностью весьма жароупорна и применяется в деталях, соприкасающихся с пламенем.  

Процесс алитирования длится от 5 до 15 часов. Сталь с али-тированной поверхностью весьма жароупорна и применяется в деталях, соприкасающихся с шшменем.  

Процесс алитирования длится от 5 до 15 час. Сталь с алити-рованной поверхностью весьма жароупорна и применяется в деталях, соприкасающихся с пламенем.  

Процесс алитирования из порошков по разработанной технологии протекает в несколько стадий, главная из которых - перенос атомов алюминия с поверхности крупинок ферроалюминия на поверхность детали и хемосорбция алюминия никелем.  

Процесс алитирования заключается в насыщении поверхностного слоя железа, стали и чугуна алюминием за счет диффузии порошкообразного металла при высокой температуре. Глубина диффузионного слоя зависит от температуры нагрева и продолжительности процесса алитирования; практически она составляет от 0 3 до 0 8 мм. Детали, подлежащие алитированию, загружают в герметически закрывающийся железный ящик и тщательно засыпают указанной смесью. Нагрев производят при температуре 1000 в течение 3 - 4 час.  

Процесс алитирования производится следующим образом. Стальные детали, подлежащие алитированию, закладывают в ящики и пересыпают алитирующей смесью, составленной из следующих частей (в % по весу): 1) 40 - 60 порошка алюминия, 2) 60 - 40 порошка окиси алюминия, или мелко истолченного шамота, или обожженной огнеупорной глины, 3) 1 5 - 3 хлористого аммония. Эти вещества тщательно перемешивают. Выдержка при этой температуре осуществляется в течение 5 - 14 час. Кроме твердого алитирования, применяется и газовое алитирование, похожее на газовую цементацию.  

Страницы:      1    2    3    4

Процесс насыщения поверхности нержавеющей стали и чугуна алюминием получил название алитирования или алюминирования. Основная цель данного процесса состоит в увеличении коррозионной устойчивости и окалиностойкости нержавейки.

Материалами для проведения алитирования в основном предназначены нержавеющая сталь, низкоуглеродистая нержавейка и серый чугун.

Изредка алитирование применяется для среднеуглеродистой нержавейки и жаропрочной стали. В зависимости от химического состава нержавеющей стали могут применяться различные варианты алитирования.

Известны следующие методы алитирования нержавеющей стали:

• § в смесях порошкообразного характера;
• § расплавленным алюминием в специальных ванных;
• § посредством металлизации нержавейки алюминием с последующим диффузионным отжигом;
• § расплавленными солями в специальных ванных;
• § газовое алитирование.

В промышленности востребованы первые три способа алитирования. В производстве существуют линии автоматического алитирования методом металлизации деталей автомобиля. На поступательном конвейере автомобильные клапаны поступательно и с вращением проходят зону индукционного нагрева и металлизируются алюминием с помощью пистолета. Во второй индукционной установке они диффузионно нагреваются до 800 градусов по Цельсию. При этом достигается глубина диффузионного слоя в две сотых миллиметра.

Алитирование по первому методу позволяет достичь высокой концентрации алюминия в поверхностной зоне алитированного слоя. Содержание алюминия при этом может достигать пятидесяти процентов. Чем дольше длиться алитирование нержавеющей стали или нержавейки тем меньше становиться рост глубины слоя алитирования. Оптимальное значение продолжительности алитирования нержавейки зависит от сорта стали и наличия присадок из химических элементов. Алитированному слою присуща высокая устойчивость при значительной температуре в сфере, насыщенной сероводородом.

Алюминий, окисляясь, образует защитную плёнку окиси алюминия, предохраняющую изделие от дальнейшего окисления. При работе стойкость алитированных изделий по сравнению с неалитированными возрастает в 6--7 (при 1.000°) и до 20 (при 800°) раз. Существует не­сколько способов.

• 1) С 1925 применяется способ А. в порошкообразной смеси из равных частей алюминия (или его сплава с железом) и окиси алюминия с 2% нашатыря. Изделия с тщательно очищенной от окис­лов поверхностью загружаются в стальной ящик или вращающийся барабан со смесью, где выдерживаются при температуре около 950° в течение около 5 часов. После этого изделия подвергаются отжигу при 900--1.000°С, во время которого алюминий диффундирует от поверх­ности вглубь, в результате чего уничтожается хруп­кость пересыщенного алюминием поверхностного слоя. Новейшая практика советских заводов показала, что наиболее эффективным является применение ферроалюминиевого порошка, без добавки окиси алюминия.
• 2) Способ горячего погружения в ванну с расплавленным алюминием, в котором растворено около 8% железа. Процесс проводится при 800° в течение 40--60 мин. с последующим диффузионным отжигом. При этом способе получается относительно более хрупкий алитированный слой.
• 3) Газовый способ. Порошок из алюминия и era окиси с 10% нашатыря помещается в конец стальной реторты, нагретой до 600°; здесь в токе водорода, в результате реакции с ним алюминия и нашатыря, образуется летучий хлористый алюминий. Из этого летучего продукта, реагирующего при 1.000° с железом изделий, находящихся в другом конце реторты, выделяется алюминий в атомарном состоянии, диффундирующий в поверхностный слой железных изделий.