Способ упрочнения изделий из конструкционной стали

 

СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОНСТРУКЦИОННОЙ СТАЛИ, включающий химико-термическую обработку с последующей непосредственной элект .роискровой обработкой, отличающийся тем, что, с целью повьЕпения эксплуатационной стойкости путем увеличения толщины покрытия, прочности сцепления с основой и снижения остаточных напряжений, химикотермическую обработку осуществляют путем нитроцементации при 500-550 С при этом электроискровую обработку проводят при этих же температурах.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

Н ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3524419/22-02 (22) 23.12.82 (46) 23.04.84. Бюл. 11 15 (72) А.Ф.Аксенов, П.В.Назаренко, И.Е.Полищук и О.Г.Ясинская (71) Киевский ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров гражданской авиации (53) 62 1.785.5(088.8) (56) 1. Минкевич А.Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавов.

M., "Машиностроение", 1968, с. 100.

2. РЖ "Металлургия", 1972, Р 7, 7И822П.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке и 3326456/22-02, кл. С 23 С 17/00, 1981....Я0„„1087566 A

3(59 23 С900 С 23 С 1700 (54)(57) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ

ИЗ КОНСТРУКЦИОННОЙ СТАЛИ, включающий химико-термическую обработку с последующей непосредственной элект,роискровой обработкой, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкос-. ти путем увеличения толщины покрытия, прочности сцепления с основой и сни" жения остаточных напряжений, химикотермическую обработку осуществляют путем нитроцементации при 500-550 С, при этом электроискровую обработку проводят при этих же температурах.

87566 2

1 10

Изобретение относится к машиностроению и может применяться для деталей иэ конструкционных сталей.

Известен способ упрочнения стальных изделий нитроцементацией (11.

К недостаткам данного способа относится длмтельность процесса для достижения необходимой толщины и не обеспечивается необходимая прочность покрытия.

Известен способ упрочнения стальных изделий, включающий цементацию и последующую электроискровую обработку (2 3.

Однако полученное покрытие обладает значительной пористостью и хруп,костью, имеет недостаточную прочность сцепления с основой и толщину.

Наиболее близким к изобретению по технической сути и достигаемому результату является способ упрочнения изделий из конструкционной стали, включающий цементацию с непосредственной изотермической закалкой с вь>держкой при 200-300 С, которую совмещают с электроискровой обработкой (3 3.

Данный способ обеспечивает повы-. шение эксплуатационной стойкости изделии путем повышения толщины покрытия, крутящего момента, микротвердости и снижения остаточных напряжений.

Целью изобретения является даль- нейшее повьпнение эксплуатационной стойкости. изделий из конструкционной стали путем увеличения толщины покрытия, прочности сцепления с основой и снижения остаточных напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу упрочнения изделий из конструкционной стали, включающему химико-термическую обработку с последующей непосредственной электроискровой обработкой, химикотермическую обработку осуществляют путем нитроцементации при 500-550 С, о а электроискровую обработку проводят при этих же температурах.

При нитроцементации азот, диффундируя в сталь вместе с углеродом, понижает температурную область существования р -железа и оказывает существенное влияние на степень насьпцения поверхностного слоя углеро-. дом и глубину диффузии углерода, способствуя интенсивному науглероживанию стали при более низких темпера5

3S

40 турах (500-550 С), чем при цементации, что не оказывает отрицательного влияния на прочностные характеристики сталей и не вызывает деформацию деталей.

Кроме того, предварительная нитроо цементация при 500-550 С способствует образованию диффузионного слоя, насыщенного азотом и углеродом, обеспечивающих более полное взаимодействие электродов при последующей электроискровой обработке. В результате более высокого сродства элементов к азоту, чем к углероду, первоначально образуются нитриды, а затем карбиды. Образование нитрицов, имеющих твердость меньшую, чем карбиды, способствует уменьшению хрупкого разрушения электродов при взаимодействии и тем самым повышает прочность сцепления с основой и уменьшает хрупкость слоя. Карбиды„ обладая более высокой твердостью, чем нитриды, в свою очередь обеспечивают высокую износостойкость покрытия.

Преимуществом предлагаемого способа также является возможность уменьшения остаточных напрчжений в покры". тии, так как процесс насыщения и IIGc— ледующая электроискровая обработка ведутся при повьшгенных температурах, способствующих релаксации остаточных напряжений и уменьшению их глубины проникновения. Использование нитроцементации способствует насьпцению стали азотом и углеродом при более низких температурах (500-550 С), чем при цементации, что не вызывает коробление деталей и не приводит к снижению прочностных характеристик материала.

Пример. Проводилась обработка образцов из стали 45 размерами:

Ф10 и 7. = 8 мм по различным технологическим режимам.

Нитроцементацгпо проводили в среде из смеси циановокислого калия

KCN0 и циановокислого натрия NaCNO при следующем соотношении компонентов, Е . KCNÎ 70, Na CNO 30 .

Последующую электроискровую обработку проводили на установке ЗФИ-46 твердым сплавом ВК-2 при 470-550 С по режиму: I<>= 60 А, И )(= 508, С-500 МКФ, t = 3 мин/см .

Для получения сравнительных данных исследовали образцы из стали 45, упрочненные по известному

Нитроцементация, t = 470 С о

7 = 30 мин, электроискровая обработка сплавом

ВК 2, t = 470 С

Нитрицементация, t =530С,7=15мин, электроискровая обработка сплавом ВК-2, = 470 С

6,4

38 6,3

40

7,8

6,3

3 Нитроцементация, t = 500 C, c= 20 мин, электроискровая обработ1 ка сплавом ВК-2, t = 500 С

Нитроцементация, t = 520 С о

Г = 15 мин, электроискровая обработка сплавом ВК-2,t = 520 С

5,0

8,4

54 о

Нитроцементация t = 550 С = 30 мин, электроискровая обработка сплавом

ВК-2, t = 550 С

5 6

8,2

4,5 Нитроцементация, t = 530 С, 52

Т = 30 мин, электроискровая обработка сплавом ВК-2, t =.530 С

8,6

Нитроцементация, t = 550 С 54 о

7= 30 мин, электроискровая обработка сплавом ВК-2, t = 550 C

8,2.7

3 1087566 4 способу. Результаты испытаний приве- Злектроискровая обработка выше дены в таблице. 550 С не приводит к существенному

Из результатов исследования сле- улучшению характеристик слоя, поэтодует, что обработка по предлагаемо- му является нецелесообразной. му способу обеспечивает повышение качества слоя путем увеличения тол- Использование предлагаемого спощины покрытия, прочности сцепления соба обработки иэделий из конструкс основой, увеличения крутящего мо- ционных сталей обеспечивает по мента. сравнению с известными способами

Электроискровая обработка по пред- 0 повышение эксплуатационной стойкослагаемому способу ниже 500 С приво- ти, а также удешевление производсто дит к хрупкому разрушению матариала ва деталей вследствие замены инструанода, в результате толщина покрытия ментальной стали конструкционной и снижается. обработки пластической деформацией.

1087566

Продолжение таблицы

Зб

6,4

Редактор Н.Джуган

Заказ 2589/24 Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, R-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП,"Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4 цементация, t = 830 С, 2,5 ч охл. в масло д

250 С, электроискровая обработка сплавом ВК-2 (известный способ) Цементация, t = 830 С, о

t = 3 ч, охл. в масло до 300 С электроискровая обработка ВК-2 (известный способ) Со ставит ель P . Клыкова

Техред Л.Мартяшова Корректор А.Тяско