Способ упрочнения изделий

Авторы патента:

C23F17 - Многоступенчатые способы обработки поверхности металлического материала, включающие по крайней мере один способ, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере один способ, охватываемый подклассом C21D или C22F или классом C25 (C23C 28/00 имеет преимущество)

C22F1/18 - тугоплавких или жаростойких металлов или их сплавов

C21D1/78 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

7 9 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ в

РЕСПУБЛИК (19) 61)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3347546/22-02 (22} 16.10.81 (46) 07.07.83. Sun. И 25 (72) Д.П.Шавков (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени автомобильно-дорож ный институт (53) 621.785.79(088.8) (56} 1, Коган Л.Д. и др. Влияние аэотирования на жаропрочность и температурный порог хрупкости молибденовых cnnasos.-"Èåòàëëîâåäåíèå и термическая обработка металлов", 1968, И 9, с.20.

2. Шашков Д.П. Влияние аэотирования на жаропрочность и хрупкость ниобиевого сплава BH-2A3. "Физика металлов и металловедения", 1978, т.46, И 2, с.396.

3. Авторское свидетельство СССР

11 577254, кл. C 23 С 11/14, 1976.

4. Авторское свидетельство СССР

N 191603, кл. С 21 D .7/04, 1965. у @ С 21 Р 1/78; С 23 F 17/00;

С 22 Г 1/18

1 (54) (57) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ, преимущественно из тугоплавких металлов и сплавов, включающий холодную пластическую деформацию до и после азотирования, о т л. и ч а ю шийся тем, что,с целью повышения технологической пластичности npui комнатной температуре, износостойкости и жаро-.> прочности, деформацию осуществляют гидростатическим давлением до азотирования в пределах 5-9 кбар, а. после азотирования 118-22 кбар.

Целью изобретения является повышение технологической пластичности при комнатной температуре, износостойкости и жаропрочности изделий.

Цель достигается тем, что согласно способу упрочнения изделий, преимущественно из тугоплавких металлов и сплавов, включающему холодную де" формацию до и после азотирования, деформацию осуществляют гидростати" ческим давлением до азотирования

5"9.кбар, а после азотирования18-22 кбар.

Прессовка изделий перед аэотиро- ванием всесторонним давлением выше

5 кбар приводит к тому, что ври по- следующем аэотировании получаются диффузионные слои очень плотные и прочно прилегающие к сердцевине изделий. Однако опрессовывать изделия давлением свыше 9 кбар не следует, так как после азотирования заметно повышается температурный порог хрупкости. Повторная опрессовка изделий после азотирования проводится для по» вышения технологической пластичности пои комнатной температуре, причем опрессовывать изделия давлением ниже

1S кбар нецелесообразно, так как они приобретают еще недостаточную пластичность при комнатной температуре..

Обработка давлением выше 22 кбар тоже нежелательна, так как при этом происходит заметное упрочнение (наклеп ) изделий, что приводит не к повышению, а к понижению пластичности.

Способ осуществляется следующим образом.

Готовые изделия помещают в камеру-бомбу высокого давления и мультипликаторами высокого давления в бомбу нагнетаетЧя рабочая жидкость до давления 5-9 кбар, дается небольшая выдержка и снимается давление. Затем опрессованные,изделия из молибденовых сплавов азотируют: в аммиаке, для чего нагревают их до Оптимальной темпера" туры 1000 С, дают выдержку 1 ч для насыщения азотом и охлаждают в потоке аммиака, Изделия иэ ниобиевых сплавов азотируют так же, но .только в чистом азоте при 1100-1200 С 1-3 и. После азотирования изделий из ниобиевых и молибденовых сплавов вновь обрабатывают всесторонним гидростатическим .давлением 18-22 кбар.

Под действием высокого всестороннего давления происходит дробление блочной структуры е тугоплавких ме1 10272

Изобретение относится к обработке тугоплавких металлов и сплавов..

Известен способ химико-термической обработки тугоплавких металлов и сплавов, заключающийся в аэотировании bio оптимальным режимам молибденовых сплавов в среде аммиака jl ) а ниобиевых - в среде чистого азота $2 ).

Оптимальным режимом является азотирование молибденовых сплавов при

1000 С в течение 1 ч, а ниобиевых при 1100-1200 С 1-3 ч.

Недостатком известного способа является резкое охрупчивание сплавов, что значительно затрудняет использование его в промышленности. Так, для сплавов МЛТ и ВН-2АЭ после азотирования по оптимальным режимам тем". петатурный порог хрупкости повышается соответственно до 40-80 и 60-95 С.

Повышенная хрупкость связана с образованием хрупких нитридов молибдена или ниобия и легирующих элементов, а также с повышением концентрации азота в твердом растворе, что

Приводит к сегрегации его по грани-" цам зерен. Кроме того, твердый азотированный слой, обеспечивающий высокую износостойкость, содержит много микротрещин, нет достаточно прочного сцепления его с сердцевиной из,велий и часто наблюдается шелушение и отслаивание нитридного слоя.

Известен способ химико-термичес" кой обработки тугоплавких металлов и сплавов, заключающийся в азотирова- З5 нии в оптимальном режиме и последующем отжиге при 1100-1900 С в вакууме

1 ° 10 - 1.10 "2мм рт.ст. (3 (Недостатком данного способа являет-, ся большая длительность процесса азо-:

„.40 тирования 600 ч . Кроме того, при отжиге в вакууме идет обратный процесс läåçoòèðoâàíèå $ что нецелесообразно, так как азот, находясь в твердом растворе, сильно повышает жа49 ропрочность. Нет повышения износостойкости, так как нет на поверхности твердого азотированного слоя.

Наиболее близким к предложенному по технической сути является способ упрочнения стальных иэделий, включающий холодную пластическую деформацию обкаткой до и после азотирования. i4 ).

Однако известный способ неприме ним для тугоплавких металлов. и спла- 55 вов, так как после азотирования они становятся хрупкими при комнатной температуре.

Таблица 1

Давление опрессовки перед азотированием, кбар

Температурный порог хрупкости при изгибе после аэотирования в .сплавах

Наличие трещин в азотированном слое в сплавах

ВН-2АЭ

ИЛТ

МЛТ ВН-2АЭ

Трещины Трещины

«11»

Нет

«11»

«11

I I»

«ll »

180

165

«11»

l I»

Продолжение табл. 2

Давления опрессовки,. кбар

MJlT ВН-2АЭ

6,3 вЂ” 7,2 5,3- 6,8

ll - 13 9 - 11

Давления . опрессовки, кбар

i 50

ВН-2АЭ

8 вЂ” 11 7-8

МЛТ

22,6 вЂ” 5 3--4

1 -2 2-25

14 з 10272 . таллах и сплавах. При последующем аэотировании азот диффундирует не только по границам зерен, но и по образовавшимся субграницам, и тем самым обеспечивает более *рочное сцепление слоя с .основой сплава, .при этом слои получаются очень плотными, отсутствует шелушение и осыпание.

Повторная опрессовка изделий давлением 18»22 кбар после аэотирования 10 приводит к образованию очень мелкоячеистой субструктуры. S результате между границами зерен и образовав- . шимися- субграницами происходит перераспределение атомов азота. При постоянном общем содержании азота в

Как видно.иэ табл.1, при давлени- 40 ях выше 5 кбар трещин в азотированном слое нет, но давать давление выше

9 кбар нежелательно, так как сильно повышается температурный порог хрупкости. 45

Таблица 2

Относительное удлинение при 20 С, 3, в сплавах

4 сплавах концентрация его no границам зерен после перераспределения уменьшается, т.е. азот сегрегирует. не только к границам зерен, но и к образовавшимся субграницам, что и вызывает уменьшение сегрегационной .хрупкости .и повышение пластичности.

Предлагаемый способ был опробован на молибденовом сплаве ИЛТ и ниобиевом ВН-2АЭ.

В табл. 1 представлены результаты по выбору граничных значений гидростатического давления перед азотированием, в табл.2 - после аэотирования.

Относительное удлинение при 20 С,4, в сплавах

Как видно из табл.2, наилучшие значения пластичности получают после опрессовки давлением 18-22 кбар. При давлениях ниже 18 кбар образцы приЪ

5 1027239 4 обретают еще недостаточную плес- при 1000 C (время до разрушения обтичность, а выше 22 кбар пластичность разцов 5 ч.) . Испытания на иэносоэпять понижается, по-видимому, эа стойкость проводили на установке счет развития процесса наклепа. "Шкода-Савин" при втирании. твердоВ табл.3 приведены результаты ис- 5 сплавного диска под нагрузкой 5 кг пытаний образцов на растяжение при на пути трения 200 м. Износостой" комнатной температуре, à также данн кость оценивали по.объему вытертой ные по жаропрочности в среде аргона лунки.

Т а б л и ц а 3

Предлагаемый способ - опрессовка давлением 7 кбар,. затем аэотирование и опрессовка давлением, кбар

Показатели

1 ме

ИЛТ ВН"2АЭ

\ °

ИЯТ BH-2АЭ

МЛТ SH-2АЭ

1-8 1-2,5 6),3-7,2 5,3-6,8

11-13 9-11 8-11 7-8

Относительное удлине" ние при

20 С, Ф

20 4 25 5 21 2 26,3

16 20

Длительная прочность при 1000 С, кг/мм2 0,019 0,028 0,018 0,027

Составитель P.Клыкова

Редактор И.Николайчук Техред С.Иигунова Корректор В.Гирняк

Заказ 4675/29 Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и. открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 зотирование отжиг в ва ууме llO Gflb обу 31 а

ИЛТ ВН-2АЭ

Объем вы- 0,52 0 57 0,02 0 03 тертой лунки, мм

Предлагаемый способ позволяет устранить хрупкость азотированных . изделий, при этом жаропрочность и из ", носостойкость увеличиваются, что по" вышает надежность и долговечность из" делий.

Предлагаемый способ повышает технологическую пластичность при комнатной температуре, что облегчает процесс изготовления . йэделий, увеличивает производительность и уменьшает производственный брак.