Диффузионная металлизация

Диффузионной металлизацией называется про­цесс насыщения поверхностного слоя стальных изделий алюминием, хромом, кремнием, бором и другими элементами с целью придания ему окалиностойкости, коррозионной стойкости, износостойкости и твер­дости.

В производство внедрены процессы насыщения поверхностного слоя:

  • алюминием — алитирование
  • хромом — хромирование
  • крем­нием — силицирование
  • бором — борирование

Алитированием называется процесс насыщения поверхности стальных и чугунных деталей алюминием, он основан на диффузии алюминия в железо. Алитированию подвергают для повышения окалиностойкости детали, работающие при высоких температурах (выхлопные коллекторы, колосниковые решетки, сопловые головки паровых кот­лов, камеры сгорания газогенераторных двигателей, цементационные ящики и т. п.).

Применяют такие способы алитирования: жидкостный, твердый и металлизация.

Наиболее производительным является способ метал­лизации.

При твердом способе алитирования стальные изде­лия закладывают в ящики и пересыпают тщательно перемешанной смесью, составленной из 49% порошка алюминия, 49% порошка окиси алюминия и 2% хлористого аммония (нашатыря). Упакованные в ящики изделия нагревают в печи до 900-1100°С в течение 5-10 ч, при этом образуется алитированный слой глубиной 0,3-1,0 мм.

При жидкостном алитировании в стальном тигле расплавляют алюминий, насыщенный 6-8% железа, и погру­жают в него изделия, которые в течение 50-90 мин выдерживают при температуре 750-800° С. При этом режиме глубина алитированного слоя составляет 0,2-0,35 мм.

Способ металлизации наиболее производительный. Сущность его состоит в том, что расплавленный алюминий сначала наносят на изделие распылением струи сжатым воздухом. Далее на­несенный слой алюминия защищают жаростойкой обмазкой и произ­водят диффузионный отжиг изделий. В процессе отжига поверхностный слой изделия насыщается алюминием на глубину в среднем 0,5 мм.

Алитирование в расплавленном алюминии, в порошкообразных смесях имеет существенные недостатки в сравнении с приведенным.

Хромированием называют процесс насыщения поверхност­ного слоя изделий хромом с целью повышения коррозионной стой­кости и кислотоупорности низкоуглеродистых сталей; у средне- и высокоуглеродистых сталей одновременно, повышается твердость и износостойкость. Хромирование осуществляют в твердой, жидкой или газовой среде.

Для хромирования в твердой среде изделия помещают в ящик с порошкообразной смесью, состоящей из 60-65% металлического хрома или феррохрома, 30-35% глинозема и 5% хлористого аммония. В течение 7-12 ч процесс проводят при темпе­ратуре 1100-1150°С. При этом образуется хромированный слой тол­щиной 0,1-0,25 мм.

Жидкостное хромирование проводят нагреванием изделий до 900-1100°С в ванне, состоящей из расплавленных хло­ристых солей бария, магния и кальция с добавкой 15-30% хлористого хрома или 15-25% феррохрома.

Газовое хромирование осуществляют нагреванием изделий в атмосфере паров хлористого хрома при температуре 950- 1050°С в течение 3-4 ч, в результате чего образуется хромированный слой 0,05-0,1 мм.

Силицированием называется процесс насыщения поверх­ностного слоя стали и чугуна кремнием для повышения износостойкос­ти, коррозионной стойкости против окисления при высоких темпе­ратурах (до 1200°С) и действия кислот. Силицирование осуществля­ется в твердых, жидких и газообразных средах.

Борированием называют процесс поверхностного насыще­ния стали бором с целью повышения твердости, теплостойкости, изно­состойкости и коррозионной стойкости. Борирование стали осущест­вляется электролизным методом в расплавленной буре (деталь — ка­тод, графит — анод). Процесс ведут в течение 6-8 ч при температуре 950°С, глубина борированного слоя 0,15-0,25 мм. Хрупкость борированного слоя препятствует широкому применению этого процесса.