Диффузионная металлизация

Диффузионное насыщение поверхностного слоя стальных изделий металлами - диффузионная металлизация - производится с целью упрочнения и придания особых физико-химических свойств поверх­ностному слою детали. Диффузионная металлизация может прово­диться из расплава диффундирующего металла или его солей, из газо­вой и твердой фаз. Наибольшее распространение получили методы алитирования, хромирования и силицирования.

Алитирование, или диффузионное насыщение алюминием, прово­дится для повышения жаростойкости и коррозионной стойкости де­талей из углеродистых сталей, используемых преимущественно в теп­лоэнергетическом машиностроении.

Насыщаемые детали вместе с порошком из ферроалюминия, оксида алюминия А12О3 и хлористого аммония NH4C1 упаковывают в металли­ческие контейнеры с плавкими затворами и нагревают до 950...1000 °С. Во время нагрева в алитирующей смеси протекают следующие реакции:

NH4C1 -> NH3+HC1, 6НС1+2А1 -> 2А1С13 + ЗН2. Пары хлористого алюминия реагируют с железом на поверхности

изделия по реакции:

Fe + А1С1, -> FeCL + А1ат.

Атомарный алюминий диффундирует в металл, образуя твердый раствор алюминия с железом в поверхностном слое изделия. После выдержки в течение 3... 16 ч обеспечивается толщина алитированного слоя 0,3.-.0,5 мм, а содержание алюминия в нем достигает 40...50 %.

Жидкостное алитирование проводится при температуре 750...800 °С в ванне с расплавленным алюминием, содержащим 3...4 % Fe. После выдержки в течение 45...90 мин получается насыщенный алюминием слой толщиной 0,20...0,35 мм.

Хромирование, или диффузионное насыщение хромом, проводят для повышения твердости, износостойкости, окалиностойкости и кор­розионной стойкости среднеуглеродистых сталей. В результате хро­мирования на поверхности образуется тонкий слой (0,025...0,030 мм) карбида хрома (Сг, Fe)7C3 или (Cr, Fe)23C6 и переходный слой с высо­ким содержанием углерода (0,8 %.). Толщина хромированного слоя 0,1...0,3 мм, твердость - 1200...1300 HV. Хромирование осуществля­ется из порошковой смеси, состоящей из феррохрома, оксида алюми­ния и хлористого алюминия, при температуре 950. 1100 °С в течение 6...12 ч.

Силицирование, или диффузионное насыщение кремнием, приме­няется для стальных и чугунных деталей для повышения коррозион­ной стойкости в морской воде, в азотной, серной и соляной кислотах, износостойкости и жаростойкости при температурах до 700.. 750 °С. Силицирование проводят в порошковых смесях, содержащих ферро­силиций, или в газовых средах при температуре 950... 1100 °С в тече­ние 2...12 ч. Толщина силицированного слоя составляет 0,3...1,0 мм, структура поверхностного слоя состоит из твердого раствора кремния в а-железе, за которым располагается перлит (200...300 HV). Силици-рованный слой имеет поры, которые часто пропитывают маслом при 170...200 °С для повышения износостойкости деталей.