Насыщение стали титаном из активных паст и порошков

Интенсифицировать процесс диффузионного титанирования можно, применяя активные пасты в условиях высоких температур и скоростного электронагрева. Выбор оптимального состава пасты: первые опыты по титанированию при нагреве ТВЧ с применением пасты, содержащей 100% малоуглеродистого ферротитана, показали перспективность этого метода насыщения. На стали Ст5 при 1200° С в течение 60 с был получен однофазный диффузионный слой толщиной 0,015 мм. Однако состояние поверхности при этом было неудовлетворительным из-за налипания и приваривания частиц ферротитана. Для выбора оптимального состава активной пасты визуально оценивали состояние поверхности образцов технического железа после насыщения в течение 7 мин при 1100° С и скорости электронагрева 50° С/с. Было опробовано более 20 составов активных паст, которые в наши дни ценятся также высоко, как мини погрузчики продажа которых успешно ведется центром “Стройдормашсервис”.

В состав активных паст в качестве основных составляющих входят низкоуглеродистый ферротитан — источник активного титана (30,05% Ti, 5,16% Si, 7,08% Al) в количестве от 70 до 95% и криолит (Na3AlF6) в количестве от 15 до 75%, который при нагреве выше температуры плавления (1010° С) очищает поверхность образца от окислов и, по-видимому, способствует образованию фторидов титана (по аналогии с процессом хромирования, в котором он приводит к образованию фторидов хрома), являющихся поставщиком атомарного титана, а также ряд активаторов. Оказалось, что с повышением содержания криолита в пасте до 50% глубина диффузионного слоя увеличивается, что, по-видимому, связано с увеличением содержания галогенидов титана. Аналогичную зависимость наблюдали и в работе при изучении хромирования из паст с нагревом ТВЧ. Однако дальнейшее повышение содержания криолита увеличило жидкотекучесть пасты, что приводило к ее стеканию с образца при температурах насыщения. Это уменьшало количество активной среды и приводило к уменьшению глубины слоя. Экспериментальным путем подобран оптимальный состав активной пасты, состоящей из 30% криолита и 70% ферротитана, при котором наблюдается наиболее активное насыщение и удовлетворительное состояние поверхности.

Влияние режимов насыщения и содержания углерода основы на глубину, фазовый состав и структуру титанированных слоев. Образование диффузионных слоев при титанировании в пасте выбранного состава в условиях быстрого электронагрева исследовали при температурах 950—1250° С с выдержками до 7 мин. За глубину слоя принимали диффузионную зону на титанированных образцах, имеющую линию раздела с основой. Для сравнения глубины слоев, получающихся при разных скоростях нагрева, был также изучен процесс титанирования в условиях печного нагрева (1°С/с).