Насыщение железоуглеродистых сплавов различными металлами

Насыщение поверхности стальных изделий вольфрамом, молибденом, никелем, марганцем, рением, танталом, бериллием и другими элементами еще не нашло широкого распространения в промышленности, что в некоторой степени связано с технологическими трудностями осуществления этих процессов. Применение индукционного нагрева для их проведения столь же эффективно, как использование кран балки опорной для погрузочно-разгрузочных работ, и устраняет значительную часть этих затруднений. В последние годы усиленно разрабатываются различные методы получения подобных диффузионных покрытий как на стали, так и на сплавах на нежелезной основе, почти во всех лабораторных и промышленных установках для насыщения применен индукционный или контактный электро-пагрев.

Газовые процессы. Химические соединения, содержащие металл и поддающиеся возгонке при соответствующей температуре, могут быть использованы для создания диффузионного покрытия из газовой фазы. Известны два вида процессов, происходящих в газовой фазе и приводящих к образованию диффузионного покрытия: выделение активного элемента и его осаждение при реакции восстановления (или замещения) и вследствие термической диссоциации соединений, содержащих насыщающий элемент.

В первом случае в качестве источника активного элемента используют гало-гениды либо в готовом виде, либо изготавливаемые в единой технологической схеме создания покрытия. Выделение активного металла из галогенида в камере для насыщения может происходить по реакции замещения, восстановления или диспропорционирования. При процессе восстановления в камеру с газообразной галоидной солью металла вводят водород. Вместо него можно применять хлористый водород или хлор. Однако в последнем случае при несоблюдении газового режима наблюдается разъедание поверхности основного металла и покрытия. Иногда на основной металл в вакууме предварительно наносят пленку возгоняемого , металла. Подслой способствует последующему осаждению металла из паров его галоидного соединения.

Насыщение в газовой среде с нагревом ТВЧ протекает исключительно интенсивно. Так, по данным работы, за несколько секунд были получены вольфрамированные и молибденированные слои хорошего качества. Насыщение проводили с индукционным нагревом в специальной установке. Газообразный хлор получали путем взаимодействия концентрированной НС1 и КМп04. Очистку и сушку газа осуществляли в склянках Тшценко с водой и концентрированной H2S04. Очищенный хлор поступал в печь, где реагировал с порошком FeW или FeMo и образовывал соответствующие хлориды. Хлориды вводились в камеру для насыщения, где располагался образец, нагретый ТВЧ. За 15 с при 1100° С на углеродистой стали был получен вольфрамированный слой глубиной 0,15—0,2 мм с твердостью 350—400 кгс/мм2.