Химико-термическая обработка спеченных изделий

Надежную защиту железных изделий от коррозии дает также хромирование и хромо-алитирование. Особенно эффективно применение такого способа защиты при изготовлении пористых металлокерамических фильтров.

В работе изучен процесс химико-термического насыщения хромом, алюминием и титаном пористых заготовок методом диффузионного насыщения из твердой фазы. Опыты проводились с порошком в состоянии свободной насыпки с толщиной слоя 10—25 мм и со специально подготовленной пористой губкой (пористость 80—85%), полученной предварительным спеканием смеси порошка металла с двууглекислым аммонием при температуре 800—900°. Засыпка состояла из 47,5% окиси алюминия, 47,5% порошков, содержащих легирующие элементы (титан, хром, алюминий в виде чистых элементов или их ферросплавов), и 5%, хлористого аммония, просушенного при температуре 80—100°. Процесс проводился в контейнере, в который пропускался водород. Внутрь контейнера вставлялся второй закрытый контейнер, в котором послойно размещался порошок или губка и засыпка, содержащая диффундирующие металлы. Методом послойного химического анализа определялось распределение диффундирующих элементов по глубине губки. На рис. 228 показано распределение хрома в слое железного порошка в состоянии свободной насыпки. Если применяется крупный порошок, хромирование достигает значительной глубины — на расстоянии 10 мм от поверхности содержание хрома составляет 10,8%. Учитывая, что хром в этом случае насыщает преимущественно поверхностные слои частиц, можно ожидать надежной защиты от коррозии слоев металла, имеющих такое содержание хрома. При обработке этим методом достигалось насыщение различными элементами, характеризующееся данными табл. 56. В таблице приведено содержание элемента в средней пробе из всего образца, превращенного в порошок после операции химико-термической обработки.

Обработка таким способом высокопористой губки позволяет получать еще более равномерное распределение хрома. Так, при среднем содержании хрома в пробе из всей губки 23,6%, в центре губки оно равнялось 22,0%. Такие результаты достигались для губки из тонкого порошка (меньше 53 мк) при толщине ее до 20 мм и для грубки из крупного порошка (больше 53 мк) при толщине до 40 мм. Применительно к изготовлению фильтровых материалов такой способ обработки позволяет осуществить нанесение защитного слоя по всей толщине стенки фильтра.

В работе А.В. Горчакова и А.С. Сарвиной изучался процесс хромирования пористых заготовок с применением комбинированного метода — твердой засыпки, содержащей 70% порошка феррохрома и 30% порошка окиси алюминия, с одновременным пропусканием через контейнер хлористого водорода. На рис. 229 показано влияние плотности брикетов из железного порошка на глубину хромированного слоя. С увеличением плотности глубина слоя существенно уменьшается. Однако скорость процесса остается в десятки раз более высокой, чем при хромировании обычного беспористого металла.

Зависимость глубины слоя от времени хромирования показана на рис. 230.

Из рассмотренных выше методов хромирование из твердой засыпки дает более плотный поверхностный слой. В производственном отношении он наиболее удобен, ибо не требует применения специального оборудования, а также хлористого водорода.

Хромирование пористых изделий не только повышает их сопротивляемость коррозии, но и существенно улучшает их механические свойства. В работе отмечается повышение прочности в результате хромирования в 2,5 раза, ударной вязкости — в 8—10 раз, удлинения — в 2—2,5 раза.

Для удаления остатков хлоридов из пор хромированных изделий рекомендуется прокаливание их после окончания операции химико-термической обработки в атмосфере водорода в течение 1—2 час. или кипячение в воде в течение 30 мин., с последующей сушкой (120°, 1 час) и пропиткой веретенным маслом (120°, 1 час).

Коррозионная стойкость хромированных пористых изделий в 8—10 раз выше аналогичных изделий, не хромированных, причем стойкость возрастает с увеличением плотности изделий. Операция химико-термической обработки может совмещаться с операцией спекания.