Ляхович Л.С., Ворошнин Л.Г., Щербаков Е.Д., Панич Г.Г. Силицирование металлов и сплавов

Подождите немного. Документ загружается.

мох(но

рассматривать

как

алгебраическую

сумму

окисления ал|оминия и

восстановления

кремне3ема:

4А1

+39:2^|2о3,

35|ц-35!+3оя.

реакций

(32)

(33)

Растворение

кремния

в стали

приводит к смещению

равнове-

сия

реакции

(31)

сторону

восстановления

кремнезема

и пре_

пятствует

протеканию

реакции

окисления

кремния.

||редварительнь[е

опыть1 показали, что без введения

бал-

ластньтх

добавок

(окислов

А1эФз,

[9Ф, €аФ) поро1пковая

смесь алюминия }1 мар[]]алита

обладает

больтпой акт!1вностью.

|{ри нась|щении кремнием

в такой

смеси

на поверхности

стал|1

формируются

пористь|е''

хрупкие

слои

а'-фа3ь1 состава

Рез5|.

|]оних<ение активности

смеси мо)кет

бьтть

достигнуто

3а

счет

умень|пения

содер>{(ан!|я алюминия

в смеси

или

введени-

ем 6алластной

добавки.

Б табл. 17 приведень|

ре3ультать1

исследования

влияния

состава поро1пковой

смеси

(поставщик

кремния

марш:алит)

на

структуру

диффу3ионнь|х

слоев

на желе3е

Армко

сталях

98.

3 табл. 18

прёлставлень|

результать1

исследования

вл\4я|1\4я

содер>кания

в смеси алюминия'

шн4с1 и }х]аР

на

глубину

строение

лиффузионнь1х

слоев на )келе3е

Армко, сталях

(поставщик

кремния

огнеупорная глина'

в которой со_

дерх(атся

такх(е

балластньте

добавки

А12Ф3,

.|!19Ф,

€аФ).

|,1з

данньтх

табл. 18

видно' что введение

фтористого

натрия

способствует

больтпему

повьт1шению активг1ости

порогпковой

смеси' чем

введение

хлористого аммония. 1ак, в

смесях с 1,5

та 2,50|о А1

огнеупорной

глиной

диффузионнь1е

слои

форми_

1а6лцца

€остав

смеси,

0/9

глубина

слоя'

!||'к

железо

Армко

сталь 45

7о

601 5

6о!

1о

601

''!

3о

21ь

1 100

1000

518

623

595

560

3ю

560

7о0

630

553

330

7о

630

595

553

567

350

120

.[,бавка

\аР.

1аблица

€остав смеси

175

!75

140

108

175

1,5

2,5

5,0

1,5

2,5

5,0

7,6

|'о

|,о

7,5

98,5

97,5

98,5

97,5

92,Б

92,5

э2,5

92,5

1 100

100

175

2\5

105

175

190

100

105

148

|ю

105

140

105

180

1ю

/о

105

126

9о

1Б

125

7о

100

143

*{АоФвка

}'{аР.

руются

ли1пь

при

введении

в них

фтористого

натрия'

в то

-время

й}к

добавки

хл_ористого

аммония

в смесь

не

привели

к образо-

ванию

силицированного

слоя.

|]овьттпение

содер)кания

алю-

миния

в смеси

до

7,50Б

вь!зь|вает

увеличение

толщинь|

пори-

стой

зоньт с'-фазь:

на всех исследованнь1х

сталях.

увелинейием

длительности

процесса

силицирования

тол-.

щина

зонь!

с1-твердого

раствора

кремния

)келезе

увеличи-

вается

на

всех исследованнь]х

сталях.

Ёекоторое

умень1'пение

толщиньт

с'-зонь]

при

вь1дер}кке

8 час

по сравнению

с четь]рех_

часовой

вь:дер:ккой

свя3ано'

возмо}кно,

уме}{ь1шениет!|'

актив-

ности

смеси и

раствор'ением

слоя с'-фазь:

образованием

кремнистого

феррита

|1з исследованнь1х

сс)ставов

порош|ковь]х

алюминотермиче_

ских

смесей

для

силицирования

оптимальной

является

смесь,

состоящая

из 98?о

(2,5.|,

^|+97'5010

огнеупорной

глиньт)

20/о \аР,

по3воляющая

получать

спло1пнь1е

беспористь1е

слои

достаточно

больтпой

глубинь:.

Автор а

ми

абот

|232,

233]

азр аботана технологи

я с|\лици-

рования

в негерметичных

контейнерах.

Фб

разшьт р

ас.пола

гались

над

реакционной

смесью

и отделялись

от

последней

песчаньтм

фил!тром

толщиной

мм'

Аля

нась|щения

исполь3овался

Ёй..'Ё'р',ьтй

низкокрем"ис,,'й

ферросилиший

(марки

(и45)

12\

с повь]1пеннь|м

(до

12$)

солерх<анием

хлористого

аммония.

Фписанньтй способ

силицирования

по3волил

получить

диффу_

зионньтй слой,

достаточно

прочно

связанный

-серлшевйно-й,

при хорошем

состоянии

поверхности.

случае

3ась|пки

образ_

цов

реакционной

смесью

диффузионньтй

слой

получался

пори-

сть1м и

легко

отделялся

от основного металла.

|]овьттпение

содер)кания хлористого

аммонп$

ло

\2о|,

3начительно

увеличивает

активность

нась]щающей

смеси

во

всем

и_сследованном

интервале

температур (от

850

до

1000

"с)

(рис.

37)

[232'

233].

лиффузионнь1х

слоях'

полученнь]х

неконтактнь]м

спосо-

бом в негерметичньтх

контейнерах

повн|пеннь1м

содерх{ани-

ем хлористого

аммония'

имеются

обособленньте

диффузион1{ь1е

порьт' количество

которь|х

умень11]ается

удалением

от поверх_

ности

образца.

3акуумное

силицирование

чаще

всего

применяют

для

ту-

гоплав,ких легко

окисляющихся

металлов'

таких'

как

молибден,

вольфрам

др'

(илицирование

)келезоуглеродисть1х

сплавов

вакууме

изучено

сравнительно

слабо.

интервале

.температур

1200-1250'€

давление

паров

кремния

значительно

вь|1ше

давления

паров

}келеза,

что

опре_

деляет

возмох(ность

силицирования

>келезоуглеродистьтх

сплавов

в парах

кремния

при

указаннь|х

температурах.

Ал191лицигования

пластин

трансформаторт!ой

стали

ра-

ботах

:[229,

234]

рекомендуют

контактное

вакуумное

силициро-

вание

в мелкодисперсной

смеси поро!пков

кремния

марок

1(р0

окис|т алюминия

(при

соотно|пении

по

объему).

йсполь_

4ь:тг

Рис. 37.. 1(инетика

силицирования

в порошковь|х

смесях

(!|

(!!|

о|1

\Ёц€1

[232]:

1-1000'(:

2--оФ;

3_900;

4-850;

5-'пбоо; о_эзо1

'7_900;8-850.с

!22

зование

поро1шка кремния

без

окиси алюм|\н|1я вь|3ьтвает

сва_

ривание

расплавление

обр.азцов.

|1осле вьтдер}кки

в течениё'4

цас и

6олее

при

1100-1150

"с

ч9чч91трзция

кремния

равномерна

по всему сечению

образцов

(6,50/о

)._|1ористость

на

образшах

практически отсутствует.

ра6отах

\Р29,

234] образцьт

технически чистого

х{елеза

виде

пластин

толщиной

0,7;

0,5;0,35;

0,2 и 0,| мм

п0дверга-

ли

нась1щению

кремнием в вакууме неконтактньтм

способом.

Аля

насьтщения исполь3овался

поро1пок

технического

кремния

марки

(р1

ра3]мером

зерен

3-5 мм,

которьтй зась1пали

ре_

акционное

пространство

непосредственной

близости от образ_

цов.

3ксперименть|

проводили

при температурах

1150, 1200,

1280

и 1360"с

в течение

\ и3 цас при вакууме

|0_ц_1л0_5 лсм

рт.

ст.

1онкие

пластинь! при

бесконтактном

вакуумном

силициро_

вании

нась1щаются кремнием

насквозь

при не3начительном

перепаде концентрации.

}величениё времени

нась1щения

при_

водит

повь1шению

концентРации

кремния

по

всему

сечению.'

&1аксимальная

концентрация

кремния

7-8,|,.

||ри

односто_

ро}{нем

силицировании

образцов

диффу3ионном

слое

вблизи

от поверхности

наблюдали

мелкие порь1.

|{ри

двухстороннем

силицировании

порь1

тот{ких пластинах

отсутствовали.

[лубина

слоя

на образцах

толщиг:ой

0,7

мм

и3менялась от

0,05.мм

(1200'с,

нас)

до

0,65 мм

(1360"(,3

нас).

Авторьт

|229,

234]

рекомендуют

6есконтактнь:й

способ ваку_

умного

силицирования

для

тазделий

из сталей

с особьтми хими-

ческими

9войствами

целью

повь|1цения

их кислото_

окали-

ностойкости.

Фборулова!1ие

и материаль|'

необходимьте

для

промь11плен-

ного использования

вакуумного

силицирован,.4я

стали'

описа_

ньл

работах

[202,229].

|-азовое

силицирование

'(ут.лицирование

в среде

тетрахлорида

крем_

ни я.

для

газового

силицирования

используются

тетрахлорид

кремния

(51с14)

и моносилан

(5!Ёд)

Аля

.силицирования

среде тетрахлорида

кремния'мо)кно

применять

г{ечи_

га3овь[м и

электричес.ким

обогр'евом

(:пахт_

нь1е' камернь1е'

ретортнь!е'

колпаковь|е

и т.

д.),

подобньте

тем' которые

применяются

для

Аиффузионног0

хромирования

(подробное

описание

их

дано

работе

[235]).

Ретортьт

для

силицирования

изготавливают

из

малоуглеро-

дисть|х

или )кароупорньлх

труб.

123

работах

{229,

238

и^4Р..] показано'

что

процессе

силици_

рования

стали

среде

5|€1+ ва>л<ную

роль

играет

хлооистое

)келезо

Ре€1э

продукт

взаимодер]ствйя

5{€]+

повер*Ё'с',то

стальнь1х

изделий

итп[ля. ||оэтому

в случае

применения

}каро-

упорньтх

сталей

рекомендуется

внутрь

реторть1

вставлять

ста_

кан

и3

малоуглеродистой

стали'

что способствует

получению

равномернь]х

ло{!ь1тий

за снет

образования

Ре€12

п!и

вза-

имодейств_ии

5|€1+

внутренними

стенками стакана

3оне

реакций 12291.

9етьтрс!ххл6ристьтй

кремний

летучая

легкоподвих(ная

оесцветная

ядовитая

)кидкость

с температурой

кипения

57,6'€

и плотностью

1,48

е|см3

|236].

.[авление

насьтщенного

йара

четь1реххлористого

кремния

опись!в

ается

уравнением

18Р3:с:.

+7,64

мм

рт.

ст.

(273_330.к)

|8].

газовой

фазе,

кроме

51€1+,.

могут-существова_ть

еще три

соединения

кремния

хлоро]!1:

5!с1,

5!с12,

51с13

[8].

раоочее

пространство

печи (реторту)

5|€1ц

йодают

путем

пропускания

водорода,

а3ота'

аммиака,

аргона

или

другого

газа_носителя

через

сосуд

с )кидким

5|€1ц

^или

полунаю|

при

пропускании

через

реакционную

камеру

кр1эмнийсодер}ка-

щим-и

поро1пковь1ми

материалами

(кремний,

ферросилиций,

карбид

кремния

др.)

газообразного

хлора

или

хлористого

водорода.

|1ри

неконтактном

способе

га3ового

силицирования

изде_

дия

помещают

в специальнь|е

контейнерь|'

которь1е

3аполняют

'четь1реххлористь|м

кремнием.

|[ри

контактном

способе

нась|-

{цаемь1е

изделия

помещают

контейнер

зась|пают

поро|пко-

.образной

кремнийсодер>кащей

смесью'

которая

при

взаимо-

действии

с газообразнь|}:

хлором

или

хлористь1м

водородом

генерирует

тетрахлорид

кремния.

а3овое

силицирование

применением

хлора

или

хлори_

стого

водорода

прои3водится

в печах

с врап1"ющимися

ретор-

тами

или

в герметично

закрь|ть1х

муфелях.

€оотнотпениё

веса

Феррос_ил.иц11 (

ц{и'

ар6ида

кремния

)

и веса

обр а батьтваемьтх

деталей

\:|0

|237|.

}1инима'""ь'й

размер

гранул

кремния

или

ферро

сил|4цпя

составляет

5 мм,

оптим^аль:;ьтй

размер

зависит

от-

размеров

?еакционной

камерь:

[229].

Реторта

заполняется

обрабать1вае-

мь|ми

изделиями

и нась|щающей

смесью

на 75-80%.

|1осле

нагрева

садки

до

3аданной

температурыъ

реторту'

{оторая

вращается

со

скоростью

один

обороЁ

в |-з

мйн,

,.да-

'ют

и3

баллона

хлор

со

1коростью,

завйсящей

о"

р,.*.р',

реторть|.

,[авление

реторто

поддер)кивают

в преле!тах

10-

124

мм

вод.

ст.

Расход

хлора

при

реторте

диаметро

м 250 м.и и

длиной

2,86

(нагреваейая

зонй

:,+31

й6!аБ'й"'

о,б-''е,|",,

[231].

.('олговенность

реторть1'

изготовленной

из

бестловной

трубь:

малоуглеродистой

стал!4'

составляет

50-60

циклов.

Разругпа-

'"т:::9рты

за

счет

окисления

нару)кной

поверх"'с'"'[:з:1.

!о

окончании

процесса

^с].(лицирован|тя

детали охла}кдают

вместе

с печью

до

100-200

"€

токе

хлора

целью

предотвра-

щения

окисления

деталей,

ферросилиция

|1 карбпда'

кремния'

затем

реторту

вь1грух{ают

из

печи

освобо:кд!ют

от

д|еталей.

детали

кипятят

воде

для

очистки

от

хлорного

}келеза.

^"^9у!!,"рование

среде

5|€!

ййвисимо

от того'

каким

оора3ом-

получена

нась|щающая

среда'

приводит

к о6р.з'"а-

нию

дифф.у3ионного

слоя

Ре35!

с'12-16'0ь

*р.й"ййБ'.".я

глубине.

Ёа

границе

сердцевиной

концентрация

кремния

ре3ко

сних(ается.

€корость

роста

слоя

Ре3$|,

''',*х<.

"!'

'''-

щина'.пористость'

твердость

хрупкость

зависят

от

состава

газовой

срецьт

длитейьности

пройесса

нась1щения.

€уществует

возмо)кность,

и3меняя

условия

нась1щения'

цо_

лучить

на

поверхности

стали

практически

беспористые

0авно-

мерньте

диффузионнь|е

слои

с,-фазьт

(Ре35|)

д'.''!'Б,й#'а

"''_

щиньт'

обладающие

вь:сокой

ки?лотоЁтой*'сйБ.

й;;;ь,

на1п

в3гляд,

эта

во3мо)|(ность

полность{о

етт[е

не

реали3ована.

Ф_бРаз!юшиеся

при

нась:ще!аии

"р.!"

5с1-

_;;фф';йБ",,.,.

слои

часто

}1еравномернь]

п9

толщине'

пористы

и хрупки,

пло-

хо

связань|

сердцевиной.

^-,--1:у]:ц"е

тёрмодинамики

механи3ма

реакций

газового

силицирования

должно сь1грать

ре|шающую

роль

реализа-

ции

во3можности

получения

беспористьлх

равномернь|х

слоев

Ре35|

при

газовом

насьтщении

стали.

йй;Б;'Ё''?!'"]''"

количество

работ,

посвященнь1х

и3учению

этого

"',р.с'-7утт,

225,

229,

239-244

дР.]

единого

'Ё.й""

механизме

газового

силицирования

нет.

||о

мнению

Фитгцера

и Ёиссера

[224!,

прп

силицировании

смеси

51€1*

Ёроисходит

реакция

5|с|4

5Ре:

Ре'5|

-|_.2Ре€|'.

||ри

длительном процессе

нась|т'[ения

возмо}{но

протекание

реакции

3Ре'51

25|с14

я.

л'

Алешин

[245]

свитает,

реакции

5Ре5|

{

4Ре€1'.

что

кремний

образуется

по

5|с14

ге:

Рес12

с1!.

€огласно

представлениям

Б'

А.

Алларионова

[242!,

хийи-

ческий

перенос

кремния

осуществляется

за

сне'

ре|кшйр,

само-

12{,

восстановления_самоокисления'

связант{ь|х

с образованием

суб.

хлорида

5!с|2.

|{о

1]]нёйдеру

и 3игфрилту

|2257,

пРо4есс

силицирования

среде

тетрахлорида

кремния

и аргона

мох<но

описать

реак-

циями:

51с14

Ре

гес|2

5|с12'

5с12

Ре

51(в

Ре)

{

Ре6|',

251с1,

Ре

5! (в

Ре)

$!с14.

|1о

даннь:м м. и.

?ун^иной

и Ё.

(лючников

|2\7!,

при

использовании

чистого

5|€1+

отсутствие

газа-разбав'''.е''"

,р'_

текает

только

обменная

реакция

51с14

2Ре:

2Ре€1,

{

5|,

введение

ра.з6авителя

аргона

кремния _

пРивоАит

тому'

что

кремний

образць|

частично

йоступает

непосредственно

нерез

субхл9Рцдьт

кремния

без

замещения

атомов

х<елеза.

Б среде

5|€11

Ё2

п!о[есс

силицирования'

по

мн,ению

Фит-

цера

и Ёиссера,

опись|вается

реакцией

3,751с14

6Ё,

{

12,5Ре

:3,7Ре'5!

{

1,4Ре€1,

+ ]2нс1.

м. и.1унина

Ё. [.

(лючников

[2\7!

снптают'

что

тетрахло-

рид

кремния

восстанавливается

не молекулярнь|м'

а атомар-

нь1м

водородом'

раствореннь1м

стали.

|1о

Б.

1итоф

[24\],

при

в3аимодействии

с чисть1ми

хло-

ридами-

кремния

иц

цх

смесью

с водородом

наиболее

веро_

ятно

образование

Рез5!.

Б этом

случае

могут

протекать

ре_

акции:

1,251с14(")

1/2Ре1'1

:17251с12("1

{

1/2Ре€1'1.1,

1/25!с14(,1

{

5/2Ре1'>

1/2Рез51('>

Ре€1'1"1,

51с12(г;

4Ре1'1

Ре'511.1

}

Ре€121'1о

51с1'(">

3/2Ре1'1

1/2Рез5!<т)

1/251с14(').

3ведение

кремния

р^еакционное

"пространство

приводит

к_образованию

субхлори49

з-3€:',

которь|и'

реагируя

х(еле3ом'

легко

отдает

едц.тремний'.

||ри

нал!4ч\4|\

-газовой

фазе

водоро_

д'

(11я:ду

51€|')

вокней:пими

реакциями

являются:

образова-

ние

51с|2,_во^сстановление

"51€|*

образованием

Ре'51

|осста-

новление

Ре€!".

ш!ч9 Р4;

пр|{

анал|1зе

процесса

сйлицирования

с"1ал||

среде

)10|. ]1

н,

впервь|е

бь:ли

унтень|

существующие

в систе-

ме ь1- 0!

хлорсилань|

5!нс13,

51н3с|,

51н;с19,

моносилан

5|Ё.

и субхлорид

5!€1.

||оказано,

1!то

тай"е'*а'оу.{'и,',ые

с'_

126

ед|1не11|1я''как

5!€|',

5!Ё'6|,..и

особенно

5!н2с|2

5!Ёц,

дол)кньт

о67адать

бурно.у

реакшиойной

способностью

прй

взаийдействии

!''1ж"ц'руемой

ловерхностью'

то

время

как

трихлорсилан

5|н!.]3'цолжен

обладать

меньшей

реакцйонной

способностью.

А. Б' €плирнов

в.

м.

||еревёрзев

{229}

предс{айяйт"про_

цесс силицирования

среде

5!€1'^фоисходящим

по следуюш!ей

схеме.

||ри

использованйи

смеси

_5|€1'

с инертнь1м

газом

сначала

происходит

стравливание

поверхностного

слоя

желе3€1

по об-

менной

реакции

5!61*1"1

}

2Ре1'1

5|(')

{

2Ре(!'1*,.1

вь|делением

на

силицируемой

поверхности

атомарного

кремния'

которьтй

частично

лиффунлирует

сталь'

частично

стравливается

новь|ми

порциями

5!€1*

с образованием

51€1':

5!€!*1"1

-{-

5!1'1

:5!€!'61.

Бсли

продуктьт

этих

реакций

лолностью

выводятся

из

реакционной

3онь|'

-силицированньтй

слой

.образуется

ли1пь

за

счет

крем-

ния,

образовавшегося

по

первой

йз

6тих

двух

реакций

успев-

т:|9

продиффундировать

сталь.

Бсли

5!€"1,

;

Ё;с'

,"'.","'-

дя'гся.из

реакционной

зоньт

или

вь1водятся

частично'

на

силици-

1Р}емой

поверхности

образуется

слой

Ре'5!

при

".''йБдБй.'"""

кремния'

вь|деляющегося

по

обратной

реакции.

,--^.вв:де"ие в

3ону

реакции

кремния

_или

фрросилиция

уско-

ряет

процесс'

не

и3меняя

его

схемьт.

Бзаим?:де}1ствуя

раска-

леннь_1м

кремнием

или

ферросилицием'

51€|*

образуёт

5|€1',

ко_

Рч"й

частично

разлаг6е|ся

на

5|с|4

-''йар|,ь*

{ре1!ни*,

частично

взаимодействует

со

стальной

поверхностью:

5|€1'1"1

Ре<';

5|(')

{

Ре€!'1,,,.1.

||рименение

сштеси

5!€1*

водородом

усло)княет

процесс

си-

лициров:!ния.

Ёаряду

обменно*

реакцией

51с!4(";|Ё*,',

1 !'*,

$1(.)

1Ре0|'1*,

{

2Ё€!1"1'й'*."

происходить

непо-

средственное

восста1{ов.'!ение

кремния

воАор9дом.

1(роме

т0го'

водород

мо)кет

восстанав'тивать

)|(еле3о

из

Рё€1'.

Рос|

силициро-

:у_"'_"

слоя

идет

3а

счет

взаимодействия

кремния

}|{еле3:|'

восстанавливаемь]х

на

силицируемой

поверхности

по

прямой

обратной

реакциям.

Авторьт

работ

[229,238,.243!

локазали'

что

процессе

сили-

цирования

стали

среде

5!€1ц

ва>кную

роль

играет

фаза

Ре€12.

.(ля

полунения

равномерного

покрь!тия

процесс

следует

вести

"-^:.ур*че

температур

!0-0-1000

.€

(ни>к*'емпера'урь1

ки-

пени-я

|'е0|2,

равной

1023.с).

|(роме

того,

более

равномернь1е

покрь1тия

получаются

при

введении

реакционную

зо}ту

ферросилиция

вместо

кремния

\27

применении А|1я

силицирования

реторты

внутренней о6ли-

цовкой

и3

х{елеза

или малоуглеродистой

сталп.

1аким

образом,

анали3

литературных

даннь|х

свидетель-

ствует

том'

что механизм

реакший

газового

силицирования

среде 5!€1ц ну>клается в

дальнейгцем

теоретическом

экспе_

риментальном

уточнении.

Ёи:ке

приведень1

некоторь]е

конкретнь1е

данные

о влиянии

температурь1'

времени

и состава газовой

фазь:

на кинетищг

формирования

силицированного

слоя. Б

табл. 19 представлены

ре3ультать1

силицирования

технически

чистого >келеза в

среде

5|с14+н2

по

данньтм

работьт

[229].

3ависимость

толщиг!ы

силицированного

слоя

на }келе3е от

температурь|

при

различнь1х

га3овьтх

силицирующих

смесях'

по

даннь1м

м. и. 1униной и Ё.

(люнников

|2\7)'

приве_

дена

на

рис.

38.

Баибольтпая толщина

слоя при температурах

800-1100

"с

бьтла полунена при силицировании в среде

5!€1+

и 11э в присутствии кремния; несколько ме}{ь1шая при нась1ще-

нии в среде

5|€1+

и Ё2] минимальная

толщина слоя получена

лр|4 силицировании

в среде

5!€1+

и Аг в присутствии кремния.

1акой характер

зависимости толщины силицированного слоя1

от температурь|

и состава силицирующей смеси подтвер'(дает;

таблица 1$,

^Ф

*о

51с14+н2+5|

в квар:{евой

реторте

5|с14+н2+ферросилиший

в кварт{евой

реторте

5|с|4+н?+5|

реторте

из

х<ароупорной стали

с внутренней флицов_

кой

из

технически чис-

того )келеза

|1окрьлтие нъравномерное

5о-70

ю-70

50-80

|1окрытие

неравномерное

||осле

первого опь1та покрь|тие

неравномерное'

после

второ.

го и

третьего

равномер[{ое-

50-80 лк

||осле первого

опь|та

покрь|тие

неравномерное' после вто_

рого

и третьего

равномер-

ное

50_80 л:!'''

900

950

1000

1050

900

0,5

0'б

900

|!римечание.

|1ервьте

опь:ть:1,7 и8-й серий

проводились

тортах

остальнь|е

в бывших в

употреблении

ретортах

без

нок

от осадков продуктов

реакт|ий.

\28

{

(

ре-{

сте-;

[остав насыщающей среды

800

900

/000

Рис. 38.

3ависимость

глубиньп слоя

о1

состава

атмосферы и

те'мператур.ь[

|уу7:

--:-5!(1ц

Ё:

присутствии-за;

^-51(11

||,э;3-

$!€1ц

Аг

.в

присутствии 5|

участие

водорода

и элементарного

кремния

в процессах

сили_

цирования.

^н.

с.

[орбуновь:м

А. €.

Акопд>каняном-

[218]

бь:л

разра_

ботан

хлорнцй

способ

га3ового

силицирования,

при котором

реакционное

пространство

печи

3аполняют

хлором

при

ком_

натной

температуре,

бе3 пропускания

га3а

через

печь

во

!Ремя

процесса.

[айе

при таком

способе

следует

избегать

и3бь1тка

хлора'

который

приводит

разруц]ению

насыщаемого

метал_

ла. Фптийа]тьная

концентрация

хлора

реакционноц

камере

|-2 мл

на \

см2 поверхности

нась1щаемого

металла.

нась1ща_

емь1е

изделия

находятся

контакте

с поро1|]кообразнь1м

крем_

нием.

Р езул

ьтатьт исследова

н ия кинетики

силициров^а\1|1я

х(елез

Армко,

по

даннь|м

[202],

приведень|

на

рис.

39.

Ф^птимальнь:м

ийтервалом

температур

силицирования

является

950-1

100

'€,

@брйзуются

диффузионнь!е

слои

кремнистого

феррита

доста-

точной

толщинь[

и плотности.

глубина

сдоя

за 4

цас

насыще-

ния

при

температурах 950,

1000,

1050

1100"с

находится

в пре'елах

около

150,

215, 270 п'360

лк.

Ёа сталях

при

таких

условиях

образуются

слои

мень!]]ей

глубины.

|{ри газовом

силицировании

с непрерь1внь|м

пропусканием

хлора или

хлористого

водорода

через

реакционную

камеру

деталями

ферросилицием

|1л|1

кар6|4дом

кремния

зась1пка

деталей

ферроёиййцием

или

карбидом кремния

необя3ательна'

ЁеконтайтЁ6е

располо}к9ние

йзделий

ферросилиция

\'\л\,

карбида

кремнйя

дает

во3мо>кность

получения

луншей

чистоть|

новь|х

очистки

3ак- !6

129

/2'чуао

Рис.

39.

3ависиплость

глубиньт

силициров-аннь|х

слое9

от температурь1

и вре_

мени

(насьтщение

в Ётмосф*"

-?чъд3ч?,

1100.€;

:-:бьо]'з_:фо;

поверхности'

однако

в этом

случае

глу6ина

силицирован|{ьтх

слоев мень1п'е'

их

нерав'ноп,|ерность

б_ольш:е,

чем

при

,конта]кт_

ном-споообе'

что

видц0

из

та6л. 20

|23л.

Больтп|я

глубина

слоя

бьтла

полунена

при

исполь3овании

ферщсилиция

и пропускании

чере3

реакционную

камеру

хло_

ра.

|1рименение

карбида

кремния

дает

возмох<ность

полунить

бол_ее

чистую

ровную

поверхноёть.

Ёа

рис.

40,

а',

приведена

3ависимость

глубиньт

силициро-

ваннь1х

слоев

от

продол)кительности

температурь|

газового

силицирования-в

сРеде

хлора'

пропускаемого

над

поро1шком

ферросилишия

(237)'

кар6ида

кремйия

[231].

(илицирование

сРеде

мойосилана.

€пособ

га3ового-

силицирования

сРеде

моносилана

5!Ёц

бьтл пред_

ло)|{ен

ю. м.

.[|ахтиньтм и

?. й.

!4ващенко

[246].

аблица 20

|лубина

слоя,

м'|

/т1атериал

для

силицирования

||р

и ме ч а

}]'ие.

€илицирование

осуществлялось

ренним

диаметром^

мм

длиной

750 мм лри

мени

нась!щения

цас.

130

в трубнатой

печи

внут-

температуре

980

ос'

вре_

1(ремневоАород

5!н4

простейп]ий

представитёль

соедине_

ний

л!ремния

додородом,

носящих

общее

на3вание

<<силань|>)'

€илань:

аналогичнь1

углеводородам'

однако

отличаются'от

них

малой

стойкостью.

йоносилан

бесцветъьтй

газ со специфи_

ческим

запахом' самовосплар19цдрщий€я

на

во3духе

и сго!)а-

той'й

с образованием

двуокиси

кремния

и водь1

[236].

|!ри

температурах

вь11пе

40()_500

'€

он

разлагается

по

реакции

5!н4-+

2Ё,

5!,

которая

мо}кет

исполь.зоваться

для

образования

атомарного

крем-ния

осуществле}1ия

процесса

силицирования.

.&1оносилан

получали

в специальной

ус'гановке

путем

диспро_

порционирования

триэтоксилана

[51н(ос?н5)в]

присутствии

металлического

натрия:

}'{а

45|н

(ос9н,)'--+ 5|Ё*

351

(ос2н5)4.

Фбразующийся

1|роцессе

реакции

моносилан

поступал

смеситель'

где

сме1пивался

газом-разбавителем.

качестве

газов_разбавителей

использова.||!{(Б

Ё2, \2,

Аг и

диссоцииро_

ваннь:й

\Ё3.

[1олученная

смесь

поступала

в пе1|ь

для

силици'

рования,

нера3ло)кив.щийся

моносилан-

3атем

во

вторую

печь

для

окончательного

ра3ло)кения.

Ёагрев обра3цов

до

темпе_

ратурь!

силицирования

прои3водили

токе а3ота.

Фбразование

боль1шого

количества

аморфного

кремния на

поверхности о6ра3цов

и в печи в

случае испо,пь3ования

чистого

моносилана'

приводящее

к засорению

системьт'

свидетельствуе]

вь1сокой ак'ивности

примененного

для

нась]щения

газа

[246].

[{рименениё [3зФв:!13бавителей

Ёэ, \э, Аг

диссоциирован-

п,н/(

2000

1000

{

ц./ас

'1000

/0'0

Рис. 40.

Блияние

температурь1

и времени

на глубину

слоев

силицировании

//00

с;с

при газовом

ферро-

{

]овании

среде

хлора'

пропускаемого

над порошком]

{

оилиция

(1100'с),

нас)

;

2-кремния

(1000"с)

|23\'

2371

13|

ного

\Ёз по3волило

умень11]ить

количество

атомарного

крем_

ния'

образующегося

печи

для

силицирова

ния'

получить

плотнь]е

беспористьле

слои

крем}1истого

'феррита

на

сталут

при температуре

силицирования

1100_120}.с

времени

5 час.

'Фптимальнь|е

скорости

подачи

газа-разбавителя

п0и

посто-

янной

скоро-сти-

,'д'_,з

моносилана

1в-[о

)11'}!'а#;

.'.,у-

ющие:

для

\э,

Аг

недиссоциированйого

\Ёз

то!{ь

)|й',

д,"

диссоциированного

аммиака

|5-20,

для

водорода

20-30

)йа.с

[246].

п_!з

силитдировани14

среде

моносилана

недиссоцииро-

3аннь!м

аммиаком^поверхность

одновременно

нась{щается

кремнием

и азотом.

этой

случае

под

слоем

столбнатьтх

кри-

сталлов

феррита

находится

зона,

о6огащ.Ё*й7""1;;;;;'р"-

ник1пим

на

3начительную

глубину.

€илицирование

прп

14ндукционном

бь:ст-

ром

эл

ктр

он

гр

ев

е.

€пособьт

силицирова}тия

индук_

цлоннь1м

и бьтстрьтм

элект|]онагревом

являются

ра3новидно-

стями

га3ового

метода

силицирования

п находятся

в стадии

лабораторньтх

исследований.

изуненйе

этих

способов

силици-

рования

вьтзвано

необходимостью

интенсификации

пРоцесса

нась|щения

стали

кремнием

}{

и3ь1скания_

путей

поЁунения

беспористь:х

силицированньтх

слоев.

|1рименение

наг9!1_а

т3{

и непос9едственного

электрона-

грева

при

химико_термической

обраоотке

по3воляет

3начи-

тельно

сократить

длительность

процессов

азотирования'

ц;

ментации'

нитроцементации'

хромирования'

о'р"р'Б'й""

др^.

[247-253

др.]

.,."

.Бйр"й!"'я

времени

нагрева

повь]!1]ения

температурь1

нась|щения. (роме

того,

''-'[ф'*'_

грев

.индукционньтй

-нагрев

дают

'возмо>кность

,рБ6л"",

хими-ко-термическую

обработку

потоке

механической

обра_

оотки.

ю.

Б.

[рд"",

л.

т.

[орАеева

|252]

исследовали

силици-

ровацие

)келеза

Армко

уг.перодиётой'сталй ;

6й;;;;ъ;

для

нагрева

вьтсокочастотйтъустановки

г3-46

" 'Ёй!'Б*

."-

нератором

мощностью

ква

частотой

500

кец.--оо!азеш

нагревали

кварцевой

трубке

или

специальной

.,!'.р1,

!.р..

которь1е

пропускали

хлоридь|

кремния'

образоваБтшй..-"'

,р"

нагреве

электроп-е-ч].!

_порошка

ферросилиция

марки

€и75

токе

х]1ора.

.(вухвитковь:й

ицдукЁор'изготавливался

из мед-

1по1тхбки

диаметр'ом

6 мм.

рассто!нй

-';;ы";;;й;р'*

71'

поверхностью

образца

составляло

2_3

мм.'

оо$',зо","""

:аа"."ярт1:т^]''9"дов

происходило

при

температурах

940-

;:у''

г1агрев

.ооразца

проводился

прерь:вистьтй'методом.

! емпература

образцов

зайерялась

оптическим

пирометром

оппиР-09.

|[ри'температурЁ

:оо

'€

и^

вы-дер>кке

8 сек

полу-

чень1

силицированнь1е

слои

_глубиной

30-35

;;..

132

Б работах

|4.

Ё.

(йдина,

Б. й'

Анлрютпечкина

А' €'

!,о-

ли'а

[254_257]

прелставлень1

ре3ультать]

]1зучения

кинетики

образования,

природь1 и

строения

силицированньтх

слоев

на

>келезе

Армко,

стал}тх 2о, 45

и }8

промьттпленнь|х

плавок

при

бьтстром

электронагреве

сл-еси

паров

5!€1+

и аргона при

тем-

,.р'}урах

900;1000^и

1100'с

вь1дер}кками

от

до

5 мшн'

Ёа

р'!.

+]'приве!е",'

3ависимости

г;отери

веса и

глубиньт

диффу-

3ионного

слоя

на

образт{ах

стал!1

45 от

времени

вьтдер)кки ]-1

температурь1силицирова11,ияприра3личнь1хскоростяхнагрева

[255].

Фбразование

сили[иРованного

слоя

с.

увеличением

ско-

рос'й

нагрева

протекает

более интенсивно.

Автор-ьт свя3ь]вают

это

явление

увеличением

реакционной

способности

более

мелкозернистого

мелкоблочного

аустенита,

получающегося

при

бьтстром

нагреве.

9лектронномикроскопическими

исследо-

ваниями

показано'

нто о6разование

зародьлтпей

силицида

про-

исходит

первую

очередь

на

дефектнь|х

участках'поверхности

и'

частности,

на

границах

3ерен.

|1ри

нагреве

до

температурь:

1000

'€

со

скоростями

\00"|сек

3ависимость

убьтли

веса от времени

вьтдер)кк]'1 пря-

молинейна,

€.

цроцесс

определяется

химической

реакцией

на границе

раздела

фаз.

в случае

нагрева со

скоростью

3000"|сек

эта зависимость

отклоняется от прямолинейной,

рост

слоя

во времени

в 3начительно

больтшей степени

определяется

диффузионнь|ми

процессами.

с'

чо1

о,

€;

Ё+а

!:а

з'

.\\

Рис.

41. 3ависимость

потер}1

веса

образцов

и глубиньт слоя от

температурь!

вРемепи

силицирования

[255]:

с-900;

б_1Ф0; в_1100"€.

€корость

нагрева:

/_3ш0

ера0|сек; 2--

100;

3_ 10; 4-о,| ера0|сек

1 2

)

(

133

Ааиболее

интенсивно

процесс

силицирован\1я

при

бьтстром

нагреве

протекает

на

лшлифованнь1х

обр1зшах

и м|нее

интен-

сивно

на

полированньтх'

а так>}(е

тплифованнь1х

ото)к)кенньтх.

}/скорелию

диффузионнь1х и

химических

процессов

на гшлифо_

ваннь]х

образцах

способствуют

поверхнос|ньтй

Раклеп

уве_

личение

эффективной

площади

поверхно"'"

[:ь?;-..^_-_-__

Рентгеновским

фазовь11!{

и локальньтм

рентге1тоспектраль-

нь{м

анализом

показано'

что

силицированньтй

слой'

получен-

гтьтй

при

бьтстром

электронагреве'

состо14т

из

с14лицйда

Ёеэ5|

соАеР'(анием

кремния

14,50ь'

з0нь1

не6ольгшой

толщиньт

с!-твердого

раствора

кремния

)келе3е

с концентрацией

90А,

зонь1

т_твердого

раствора

кремния

х{еле3е

(при

температуре

процесса),

содерх<ащей

ме!тее

2,5о|1

[257].'

[{ри

всех. исследованнь]х

скоростях

нагрева

образуются

пористь]е

диффузионньте слои.

-Б

ёлунае

небольгпих

с'*орос'е*

нагрева

порьт

располагаются

беспорядоч{|о

по

всему

объему

слоя,

увеличение

скорости

нагрева

приводит

локальному

строчечному

располох(ению

-пор'

что

свидетельствует

диф_

фузионт:ом

характере

их

образования

[255].

9величение

температурьт

способствует

умень1|]ению

пори-

стости

диффузионного

слоя.

€пекание

силицгтрованного

слоя

путем

поверхностного

нагрева

?Б{

под

точку

плавления

при_

водит

3нач-ительному

умень1пению

пористости.

работе

[256]

приведень]

результатьт

опь!тов

по

нась1щению

стали

(-т.5

кремнием

из

обмазки.при

индукционном

нагреве.

качестве

активной

составляю|цей

}рименялся

ферросилиций

ма_лоуглеродистьтй

виде

тонкоизмел|ченного

по|:йка

Р50_

300

мен:)'

свт1учччч.

с]1у)кил

раствор

гидролизованного

этилсил|1.ката

(€2ЁФ)5|.

€упшка

обмазки

}роволилась

в парах

амм|4ака

течение

25--30'оек.

|!ри

температуре

1200.€

и вьт-

дер2кках-30,

и 90 сек

бьгли

полуненьт'диффу."'",,'.

.'''

толщиной

соответственно

\25,

150

и 170

м|.

со)калению'

работе

отсутствуют

сведения

фазовом

составе

и микро_

твердости

образующихся

слоев.

Фднако

авторь1

отмечают'

что

диффузионньтх

слоях

отсутствуют

порь1

и под

слоем

не

обна_

ру)к-ена

зона

с повь]шеннь]м

содер)канием

углерода.

0посо0

силицирования

сталп

из

обмазок

бьгстрьтм

элек-

тронагревом

(особенно

индукционньтм)

прост

безБпасен,

не

бребует

применения

сло)кнь|х'установок

для

и3готовления,

проводки

дозирования

га3овь|х

сред,

со3дания

гермети!1нь]х

муфелеи.

(илнцирование

тлеющем

разряде. д.

А.

|1рокотпкиньтм

сотрудниками

[256]

разработаЁ

способ'газо_

вого

силицирования

металлов

сплавов

тлеющем

ра3ряде'

которьтй

принципиально

отличается

от

и3вестнь1х

ранее

сйосо_

6ов

как

по

методу

нагрева'

так

по

физинеским

процессам'

происходящим

газовой

среде.

1з4

работе

[259]

приведе'}1ь|

ре3ультаты

исследования

про-

цесса

силицировантя

)келе3а

углеродисть|х

сталей

тле-

ющем

ра3ряде

использованием

в качестве

газовой

средь1

паров

тетрахлорида кремния вьтсокой

чистоть1.

|]осле

ва-

куумирован'1,я

до

остаточного

давления

|,\ мм

рт.

ст.

реакци-

онну|о

камеру

промь]вали

парами

5!€1ц

для

удаления

остатков

во3духа'

3атем

устанавливали

рабонее

давление

1-5

мм

рт.

ст.,

перекрь]вали

крань1

на

входе

вьтходе камфь1

нагревали

образёш

помощью

тлеютт(его

разряда.

|1о окончании вьтдер-

>кки

тлетощий

разряд

вь|ключали, образшьт

охлах{дали в ка-

мере.

|1итание

тлеющего

ра3ряда

осуществляли вь1прямителём

вь|сокого

напря}|{ения',

поло)кительнь:й полюс которого подсо-

единяли к

металлическому аноду' а

отрицательньтй к образ-

цу

катоду. Фбразеш

нагревался только

за

счет бомбарли-

ровки

поверхности

металла

ионами газа.

[|о

мнению автора

[259],

силицирование

)келеза

'1ли

стали

в тлеющем

разряде

происходит

по обменной

реакции:

5!61^1"1

}

2ге1'1-> 2Ре€1'1'1

5!к':.

Ф'бразование и конденсация

Ре€12

на

стенках

реакционной

камерь1 по3воляет

поддер){{ивать

3аданное

давление

при

непрерь1вной

подаче

в камеру

5!€|+ без включения

форваку-

умного

насоса'

'|{ри

малой

подане

5!611 при 1000

"с

за 0,5 цас на

стали

образуется

слой кремнистого

феррита

плавнь1м

сни)кением

концентраци[1,

при

интенсивной подаче

5!€1ц при тех

)ке те1!1-

г{ературе

времени

нась]щения

на

стали 20

формируется

бес_

пористьтй

слой Ре35!

толщиной

170 мк'

8озмо>кность

получения

беспористьтх

слоев

Рез5|

достаточно

больйой

глубинь:

делает

способ га3ового

сили1цирования

стали

применением

тлею_

щего

ра3ряда

одним

из наиболее

перспектиЁнь:х.

настоящее

время

этот

способ

силицирования

исследован

еще

недоста_

точно

тЁ3{,Ф.(|41€я

стад|1и

лабораторньтх

испьттаний.

йсследование

промь]|т|ленное

применение

других

процес_

сов химико-термической

обработки

металлов

сплавов

ис-

поль3ованием

тлеющего

ра3ряда

(шементации,

а3отирования)

[260-263

-др.]

вь1явило

следующие

основнь1е

,р"'йущ".',,

этого

способа:

)

вьтсокий

коэффициент

исполь3ования

электроэнерги11'

которая

расходуется

только

на ионизацию

газовой

средь1 и

нагрев

деталей;

-возмох<ность

проводить

нась!щение'в

конт$олируемой

атмосфере,

без

применения

)каростойких

муфелей

, Ё,'с'*'-

температурньтх

пеней;

135

уменьгшение

длительности

пРоцесса

за

счет бь:ст{'ого

нагрева

до

температур нась|щения'

увеличения

активности

газовой

средь!, а так}ке активг|ости

поверхностного

слоя

нась|_

щаемого

металла..

3 заключение главь|

необходимо

кратко

остановиться

на

перспективности

промь||пленного

использования

описаннь1х

методов силицирования'

их

основнь|х

преимуществах

недо-

статках.

8ь:бор

метода

и способа

силицирования

для

конкретнь1х

изделий

определяется

поставленнь1ми

целями

и 3адачами

на_

сь1щения'

а так)ке

особенностями

того илп

иного способа

сйицирования

(его

преимуществами

и недостатками)

8идкостньте

способьт силицирования

по3воляют

получать

практически беспористьте

слои кремнистого

феррита

доста-

точно больтпой

толщинь|' обладающие

вьтсокой прочностью

свя3и

основнь1м

металлом'

удовлетворительной

пластич-

ностью' вь:сокой

к[{слото-

)каростойкостью.

Аостаточно

плотнь|е

слои

Ре35|' которь|е

могут

бьтть полунень| при неко_

торь1х

способах

га3ового

<<поро1|]кового>>

(парофазового

га3ового

в поро|шках'

контактного

и неконтактного)

способов

силицирования'

обладают более

вьтсокой >каростойкостью

износостойкостью (после

предварительной

пропитки

в масле),

при.

достаточно

больгпой

толщине

и низкой пористости

кислотостойкостью,

чем

слои кремнистого

феррита,

но

заметно

уступают

им по вя3кости

и прочности

связи

основнь|м ме-

таллом. €ледует

3аметить, что

технология их

получения недо-

статочно

хоро|'шо

разработана

ну)кдается

доработке

уточнении.

14з

описанньтх

вь|ше методов

силицирования

достаточно

подробно и3учень|

и могут

бьтть

рекомендовань!

для

практи_

ческого исполь3овад!ия

)кидкостнь|е

методы

и силицирование

из поро1шков

(разлиннь|ми

способами).

[азовое

силицирова-

ние ну)кдается

доработке.

(а>кдьтй

из

способов

силицирования

имеет

свои

преиму_

щества

недостатки'

которь1е так)ке

могут

ока3ать сущест-

венное влияние

на

перспективность

его применения.

Фтметим преип1ущества

существу|ощих

методов

силициро_

вания.

9лектролш3ное

сшлшц!1рованше:

вь|сокая

производительность;

сравнительно простое техно-

логическое

оформление

процесса]

исключительно низкая

сто_

имость

используемь|х

для

нась|ще!1ия

материалов;

равномер_

ность покрьтт_ий

хоро1пее

состояние поверхности

при

о6р1-

ботке изделий

простой

формьт;

возмох(ность

использования

в массовом производстве'

136

2' )!{ш0костное

(без

электролш3а)

сшлшцшрованше:

исключительная

простота

технологии

универсальность

"-,''ъ'у-*ого

оборулования;

р.авномерность

и вь1сокое

качест_

ББ_

й''*р",'''й

на

д6|алях

любой

форпльт;

сравнительно

невь1со_

кая

температура

процесса;

невь1сокая

стоимость

используе_

мь|х

для

нась]||1ения

материалов'

€шлшцшрованше

поро||]!сах:

простота

технологического

аппаратурного

оф_ормления;

ра"номерность

покрь1тий

невьтсокая

стоимость

исполь3уемь]х

материалов.

4. [азовое

с!|лшцшрованше:

возмо>кность

обработки

крупнь1х

изделий;

возмо>л(ность

механи3ации

автомати3ации

процесса;

вь1сокая

скорость

формирования

дифф}3ионного

слоя'

'Фтйетим

недостатки

этих

методов

силицирования'

1. 3лектролш3ное

сшлшцшрован!!е:

нево3мо}{ность

обработки

!13делий

сло>кной

формьт;

низ-

кая

стойкость

тиглей

приспособлений,

необходимость

при-

менения

специальной

защитьт

тиглей

от

разрушения;

вь1сокая

температура

процесса.

)!{ш0

кост н@

€н :1|!,!,црован!1е:

.мень1|]аяпосравнениюсэлектроли3нь1мига3овь1ммето.

дами

прои3водительность

процесса

(меньгпая

скорость

фор-

мирования

покрьттия).

3. €шлшцшрованше

пороа)ках:

ни3каяпрои3водительность'аштигигиеническиеиа}{тиса-

нитарнь1е

условия

труда;

труднос1'ь

получения

достаточнь!х

по

толщине

слоев

кремнистого

феррита

вь1сокая

пористость

образующейся

с'-фазьт.

[

азовое

сшлшцшрован.ше:

сло)к||ость

исполь3уемого

оборуАования

технолог

ий

на-

сь{щения;

в3рь|во-

пох{ароопасность

некоторь1х

способов

газового силицирования;

токсичность

агрессивность

приме-

няемь1х газов.

Р1сходя из приведеннь1х

вь||'11е

сообрах<ений,

электроли3ное

силицирование

мох<ет

бь:ть

рекомендовано

для

обработки

137

издел-ий

сравнительно

простой

формьт

массовом

производ-

стве.

)(идкостное

сиа]1!{(}1!ование

пёрспе1(тивно

для

нась1щен}{я

мелких

и средних

по

ве"цичине

изделий,

особенно

сло>кной

формьт.

.&1етод

нась1щения

в поро1пках

мох{но

рекомендовать

в тех

случаях'

когда

простота

техцологии

тт оборулования

имеет

первостепенное

значение

(например,

в единичном

производ-

стве

или

при

ремонтньлх

работах).

следует

такх{е

отметить

перспективность

новь1х

методов

силицирования:

ваку}|много'

с применением

нагрева

1Б9,

ме-

3',{{:]:|у-1ческого'

силицирования

тлеющем

ра3ряде

т.

д.

настоящее

время

указаннь1е

способьт

силиширования

еще не

вь111]ли

з а.

ки

лабор

аторлть1х

исследо

аний.

глАвА

|у

влияниЁ

углЁРод

лЁгиРу}ощих

элБмЁнтов

н^ силициРов^ниЁ

стАли

р','

причинах

влияния

углерода

на скорость

силициРования

Ёаиболее

значительное

влияние

на скорость

роста

диффу_

зионнь|х

слоев'

представля1ощих

собой

легированную

с-фазу

(например, силит]ироваг1нь1х

фосфорированнь:х),

оказь1вает

состав

нась|щаемой

стали:

содерх(ание

цей

углерода

леги-

рующих

элементов.

'[оворя

фазовом

составе

силицированнь]х

(и

вообще

любьтх

!иффузионньтх)

слоев,

мо)кно

первом

прибли>кении

рассматривать

силицирование

как

в3аимодействие

х{елеза

]-{

кремния

в идеальног}

двухкомпонентной

системе.

Фднако

нёобходийо

Ёспомнить'

что

нась|щаемь|й

металл

ни в

коей

мере

не является

чисть1м.

[|рисутствие

в системе

третьего

койпонента

(например, наличие

углерода

нась1щаемой

ста-

ли)

Аол>кно

ускорять

или

3амедлять

диффу3ию

нась1щающего

элемента

в 3ависимости

от

того,

какие

изменеЁия

примесь

вносит

в энергию

мех{атомнь|х

связей

в образующейся

тройной

системе.

частности'

повь1!пение

концентрации

углерода

в нась1щаемой

стали

замедляет

протекание

практически

всех

процессов

химико-термической

обработки.

0днако

действие

его

ра3лично

при

лиффу3и!4

сталь

различнь1х

химических

эле_

ментов.

3то

разлиние

вь13вано

тем,

что основная

доля

влияния

углерода

определяется

не

взаимодействием

углерод-)келе3о

(так

сказать'

<<механическими>> препятствиями'

которьте

со3да_

ются

присутствием

углерода

твердом

растворе)'

авзаимо_

действйем

углерод_насБщающий

элемент.

3то

взаимодей-

ствие вь13ь1вает

энергичное

перераспределение

углерода

процессе

химико-термической

обработки

стали

любьтм

эле-

ментом. !,арактер

этого

перераспределения

определяет

как

кинетическое

влияние

углерода

на скорость

нась]щения

стали'

1ак и характер

и3ме}|ения

структурь|

зон'

непосредственно

прилегающих

лиффу3ионному

слою'

ре3ультате

их

обез.

ут'лер

ох{ив ан|1я

ил14

<<внутренн

ей

цемент

ции>.

139