§ 7. 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 твёрдости.

В производство внедрены процессы насыщения поверхностного слоя алюминием – алитирование, хромом – хромирование, кремнием – силицирование и 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 решётки, сопловые головки паровых котлов, камеры сгорания газогенераторных двигателей, цементационные ящики и т.п.).

Применяют такие способы алитирования: жидкостный, твёрдый и металлизация. Наиболее производительным является способ металлизации.

При твёрдом 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 950-1000ºС в течение 5-10 ч, при этом образуется 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 750-800ºС. При этом режиме глубина алитированного слоя составляет 0,2-0,35 мм.

Способ металлизации наиболее производительный. Сущность его в том, что расплавленный алюминий сначала наносят на изделие распылением струи сжатым воздухом. Далее нанесённый слой алюминия защищают жаростойкой обмазкой и производят диффузионный отжиг изделий при температуре 920ºС в течение 3 ч. 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 приведённым.

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

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

Жидкостное хромирование проводят нагреванием изделий до 900-1100ºС 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 950-1050ºС 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 1200ºС) и действия кислот. Силицирование осуществляется в твёрдых, жидких и газообразных средах.

Борированием называют процесс поверхностного насыщения стали бором с целью повышения твёрдости, 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 950ºС, глубина борированного слоя 0,15-0,25 мм. Хрупкость борированного слоя препятствует широкому применению этого процесса.