Титанирование стали

Диффузионное титанирование железа и стали применяется для повышения их коррозионной стойкости в различных средах. Общим недостатком всех известных способов титанирования является их большая продолжительность (от 2 до 10 ч), что часто приводит к ухудшению структуры сердцевины, короблению изделий и сдерживает распространение этого прогрессивного способа ХТО в различных отраслях промышленности. Один из путей интенсификации этого процесса — применение скоростного электронагрева (индукционного или контактного). В настоящее время показана принципиальная возможность проведения процесса диффузионного насыщения стали титаном при скоростном электроиагреве в газовых, парогазовых и жидких средах, пастах и порошках.

Диффузионное титанирование из газовой и парогазовой фаз. В литературе практически отсутствуют сведения о применении скоростного электронагрева для процесса диффузионного титанирования из газовой фазы. Только в работе отмечено, что, используя хлориды титана, образующиеся в результате взаимодействия хлора и титановой губки, и скоростной нагрев ТВЧ, можно получить титанированный слой за весьма короткое время. Так, на стали с 0,64% С при 1000—1100° С,за 20 с получали слой глубиной 12—20 мкм.

Титанирование армко-железа в среде TiCl± и газа аргон. Отметим, что в линиях транспортировки неагрессивных газов используется специальная запорная арматура, например, 11лс60п6м - кран для этих целей самый подходящий. Титанирование железа в парах тетрахлорида титана (TiCl4) и очищенного аргона, по данным В. Т. Мусиенко, сводится к реакции замещения, результатом которой является выделение свободного атомарного титана, диффундирующего при высокой температуре в железо. Образующееся в результате реакции хлористое железо (FeCl2), температуры плавления и кипения которого соответственно равны 674 и 1023° С, находится (при температурах процесса выше 1023° С) в газообразном состоянии и, согласно данным А. В. Смирнова, постоянно удаляется из реакционной зоны. В целом протекание реакции вследствие различия атомных масс железа и титана и количества атомов, приходящих в образец и уходящих из него, приводит к заметной потере массы (Am) и уменьшению размеров (А/г) исходного образца железа. По изменению этих двух параметров, а также по глубине диффузионного титанированного слоя проводили оценку интенсивности процесса газового титанирования в условиях различных скоростей нагрева.

Газовое титанирование технического железа проводили в смеси паров TiCl4 и очищенного аргона в интервале температур 950—1200° С с выдержками от 0,5 до 8 мин. Нагрев осуществляли со скоростями 1, 100 и 1000° С/с. Установка для газового титанирования включает в себя системы: нагрева непосредственным пропусканием тока через образец (100 и 1000° С/с) и в печи (1°С/с); контроля параметров процесса (термопара, осциллограф, потенциометр, реометр, термометр); приготовление рабочей газовой смеси. Последняя система состоит из склянок и нагревательных устройств для очистки и осушки аргона и сосуда с TiCl4, проходя через который аргон захватывает пары TiCl4 и поступает в рабочее пространство реактора. Объемное соотношение паров TiCl4 и аргона в реакционной зоне поддерживали постоянным (10% TiCl4 и 90% Аr).