Способ обработки стальных изделий
Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке металлов, и может быть использовано в машиностроении, приборостроении, станкостроении для упрочнения инструмента и оснастки (штампы, пресс-формы), работающих в условиях интенсивного изнашивания и ударных нагрузок. Цель - снижение микрохрупкости и пористости поверхностного слоя при сохранении достаточной твердости . Способ включает нанесение на изделия гальванического хрома толщиной 35-40 мкм, помещение изделий в реакционную камеру со смесью, содержащей титан и древесный уголь, вакуумирование, нагрев до температуры насыщения, ввод четыреххлористого углерода, изотермическую выдержку и охлаждение со скоростью 750-850°С/ч. Способ позволяет снизить микрохруПкос Ть покрытия в 1,1-1,4 раза, пористость - в 3-7 раз при сохранении достаточной твердости. 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 С 23 С 12/02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4644042/02 (22) 27,12.88 (46) 15,02.91, Бюл. N 6 (71) Киевское станкостроительное производственное объединение им.М.Горького и Киевский политехнический институт (72) В.Г. Хижняк, В.Ф. Лоскутов, М,В, Киндрачук, В,В. Козлов и Е.И. Назаренко (53) 621,793.669.586,5(088.8) (56) Лоскутов В.Ф,, Хижняк В.Г., Бякова А.В. и др. Многокомпонентные покрытия на сталях,/Сб.: Защитные покрытия на металлах, Киев: Наукова Думка, 1980, вып, 14, с. 46 — 47. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке металлов, и может быть использовано в
Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке металлов, и может быть использовано в машиностроении, приборостроении, станкостроении для упрочнения инструмента и оснастки (штампы, пресс-формы), работающих в услових интенсивного изнашивания и ударных нагрузок.
Цель — снижение микрохрупкости и пористости поверхностного слоя при сохранении твердости.
Способ включает нанесение на иэделия гальванического хрома толщиной 35 — 40 мкм, помещение изделий в реакционную камеру со смесью, содержащей титан и древесный уголь, вакуумирование, нагрев до температуры насыщения, ввод четыреххло,. Ы2, 1627589 Al машиностроении, приборостроении, станкостроении для упрочнения инструмента и оснастки (штампы, пресс-формы), работающих в условиях интенсивного изнашивания и ударных нагрузок. Цель — снижение микрохрупкости и пористости поверхностного слоя при сохранении достаточной твердости. Способ включает нанесение на иэделия гальванического хрома толщиной 35 — 40 мкм, помещение изделий в реакционную камеру со смесью, содержащей титан и древесный уголь, вакуумирование, нагрев до температуры насыщения, ввод четыреххлористого углерода, изотермическую выдержку и охлаждение со скоростью 750 — 850 С/ч, Способ позволяет снизить микрохруйкость покрытия в 1,1 — 1,4 раза, пористость — в 3 — 7 раз при сохранении достаточной твердости.
1 табл. ристого углерода, изотермическую выдержку и охлаждение со скоростью 750 — 8500С/ч, Снижение микрохрупкости и пористости слоя обусловлено формированием многослойного покрытия на основе карбида титана и твердого раствора титана и хрома в результате диффузионных процессов, происходящих при титанировании сталей с гальваническим хромом толщиной 35 — 40 мкм и скорости охлаждения после титанирования 750 — 850 С/ч.
Четыреххлористый углерод, введенный в реакционное пространство при комнатной температуре, способствует тому, что интенсивное хлорирование титана с образованием хлоридов титана начинается уже при
40 — 50 С. Кроме того, возможно протекание реакций взаимодействия гальванического
1627589
55 хрома с хлором с образованием хлоридов хрома, Термодинамический анализ возможных реакций показал, что вероятность протекания реакций хлорирования титана возрастает при наличии в реакционном пространстве хлоридов хрома, Развитая вследствие наличия значительного количества пор и несплошностей поверхность гальванического хрома активно адсорбирует атомы титана, которые диффундируют в глубь гальванического хрома и стали, образуя в результате взаимодействия с углеродом карбид титана. Поры и несплошности в этом случае исчезают. При этом наблюдается встречная диффузия железа стали к границе: газовая среда — поверхность, что приводит к снижению пористости и микрохрупкости слоя при сохранении достаточной твердости.
Охлаждение со скоростью 750-850 С/ч предотвращает скопление вакансий на дефектах кристаллической решетки покрытия (границы зерен, границы раздела слой— стальная Основа). Это в итоге также приводит к снижению пористости и микрохрупкости аллоя, Кроме того, при Охлаждении со скоростью 750-850ОС/ч происходит закалка уча стков стальной основы непосредственно под слоем. Это исключает необходимость упрочняющей термической обработки иэделий и предотвращает образование пор, растрескивание и Охр1 пчивание покрытия.
Способ Осуществляют следующим образом.
В герметичную реакционную камеру помещают гюрошок титана и древесный уголь В вцде К К08 произвольнОй фОрмы. Затем B KBмеру загружают изделия, предварительно и Одвергнутые гальваническому хромированию с толщиной слоя 35-40 мкм. При помощи вакуумного насоса создают в ней разрежение, 5 10 мм рт.ст., отключают насос, вводят в реакционную камеру четыреххлористый углерод из расчета 1,5 мл на 1м насыщаемой поверхности, производят нагрев до температуры насыщения и осуществляют изотермическую выдержку в течение 2-4 ч. После окончания процесса насыщения детали вместе с реакционной камерой охлаждают до комнатной температуры со скоростью
750-850 С/ч.
В таблице приведены свойства покрытий на инструментальных сталях У10А, 9ХС, Х12М, полученных по известному и предложенному способам. Примеры 5, 6 показывают свойства покрытий, полученных на инструментальных сталях с гальваническими покрытиями, толщины которых выходят за рамки заявляемых. В примерах 9, 10 охлаждение осуществляли со скоростями, выходящими за рамки заявляемых. При этом резко возросли микрохрупкость покрытия и его пористость, Пористость покрытий определяют следующим образом.
Образцы с покрытиями диаметром
30 мм обезжиривают в спирте, высушивают, помещают на пропитанную реактивом фильтровальную бумагу и выдерживают в течение 10 мин. Реактив для пропитки имеет следующий состав; NaCI 60 мг/л; K3(FeCN)g
10 г/л и б!С!з 60 мг/л. Пористость оценивают по количеству отпечатков flop на фильтровальной бумаге, подсчитанных визуально, отнесенных к 1 мм обработанной поверхности.
Микрохрупкость покрытий оценивают по изменению количества отпечатков с трещинами при увеличении нагрузки на инденторе прибора ПМТ-3 и определяют по формуле
1 dZ
y=
Ро (1Р где Po — нагрузка, при которой количества отпечатков с трещинами и без них равны;
dZ, — тангенс угла наклона кривой, описывающей зависимость увеличения количества отпечатков с трещинами от роста нагрузки на инденторе прибора
ПМТ-З.
Таким образом, предложенный способ позволяет снизить микрохрупкость покрытия в 1,1-1,4 раза, а пористость — в
3-7 раэ при сохранении достаточной твердости.
Формула изобретения
Способ обработки стальных изделий преимущественно из инструментальных сталей, включающий помещение иэделий в камеру со смесью, содержащей титан и древесный уголь, вакуумирование, ввод четыреххлористого углерода, нагрев до температуры насыщения, изотермическую выдержку и охлаждение, о т л и ч а ю щ и йс я теМ, что, с целью снижения микрохрупкости и пористости при сохранении твердости, предварительно проводят нанесение на изделие гальванического хрома толщиной 35-40 мкм, а охлаждение осуществляют со скоростью 750850" С/ч.
1627589
- LOLA
С Ъ N N ооо
СЦ СЧ С4
С-1 о о
CL
Ф
o m о 00С
С
Б ооо ооо о о о
ОЪ О> ф
CV CV CV о с
S
3 с о
IIX
12 а
К
Z
Ф о
Ф,!
X т
CL й) NNc
z m
Щ
1о Р о
3 о
О. !О
2 м
Е
Ф
Q!
О.
CL
cmmo с
Е
Ф
1ооо
О 1С1В ооо
I- o
О с о Ф
C lЩ
Ф
IO
>Я о
Ф и
)Я
Е
Ю
O
Z с
Е
Cl
Ф (»
ouN
< Б х
> о х!
ЕФw
Y S Z lФ р
r o Ф К
% „Ц*:
z т о а о х
Ф х
Z
Ю о о о с (Э!
2 а
e Q а л
Z I- т
Ф У
О oo" о и
<оо
Е ILI Z
OSS
ХФс
ФФО о ьO к
Z о
Ф
Y о с
Z
ID о
)Я
I а
Ф
Е
CL с
О.
Ф
Ф
CL с х
m с и
Z х
Z
Ф с о с
Z
Щ
I»
S о
С
S
Ф о а
Е о
CL ,э
Е о о
Ф
Х
Z
С0
Ф
l х
2 о с
CL л! х о о а о
Y c
Б о
Р )
О. о с ооф Ф "Ф С Ъ
ОООЕ1СЧСЧ
° ф ф
nr)nooo
LA CV CV ооо оо
- CO СЧ СЧ СЧ
О О! О О О О о ооо ооо ооо фффооо
С С! С.! О О О а о о оооффф
ОООЬЬС"
CV CV CV
CV CV CV
ID LA LA (О 01 1Л ! !
LAW&
СЧ CV O СМ A C
ОО ОО ОО
ID lA LA О 1Г) lA оооооо
ouzo UN
< Б< Б хх
> о х> о х о
Ф Ф а
S е
m s z z IL! 2ФО
ФЕФхф
СФФ
C m o м о, Е Ф о
X E X Iск? е оо е О
)-с а
) m
Ф Q. <1. Ф тоmS. mO mZ о
m фао ФФ
*с YOС оо д
z oo m
О оф— о о о о
С ) С 3 С )
ocio
СЧ 01 0
С ) N N
o o ci
СО Îl CJ) ооо
Р4 СЧ СЧ ооо счоо
С Э С ) С ) С 4 N N
o ci o о о о ооо
0)ЮЮ
00 CO CO
СЧ N С"4 ооо ооо
L0OO
CO CO CO
СЧNN ооо ооо ооо сГ с сГ
СЧ СЧ СЧ X
1.0
CL х
cr, 2
Ф Ъ
CL
N С4 СТ
z
CL (0 5 а О ооо
О Л LO ооо ооо орла ооо ооо
O L0 L0 о о о
CL
o + сч
< х
> 0 х
< 4 2
ОxN
0 KX
<о
OхN х
2
CL
0 с
Ф
Е
S а с о
IS
z е и
Ф х
Щ
m и и е
:у
>5 в
X е
2 и
Щ
Л:
z
Ф и
Ф
z
\О о и о с и
СЧ N Cf ооо
O L0 LCt ооо
<и>
Ох С 4
> 0 х
О х Õ с
oe0i X
vи->
Ф Ф
t4;
5 O
rmñ
m и
444 O S
О- 0
5 Z
Е о итх
Q а оие щ и о
Y m eOuuY
e5SOФ т
5 t- Ф 5
Ф 5 с z и (m ай Ф с о х ас о
S
les с ма о а
l щ
uN,Y
Ф Ф с>
К
r or
mue с
m u
o s e
О.О>
Szm
5 4
1627589
o o
Y у а
u x
ОИФ ио О о
m ФО и
5СО Ф
t-ebs
С 44 5
)(l- а>
mum
О .а
СО.с х о щ
Ю с ха о а
l- щ
ut Y m
С )
1Х
zoz
muelc
m0u
05Ф ао >
5 ? х о о х и х
О v Ф ио О о х
Ф5ж и
5„Ф
Ф Я щum с х о.с о! m о а щ
u t x
С )
K 5 ох
444 и И
О 1S а.о 5
S z
1 о
Y y и о и ио
m eo т 5О
m zСО 5Ф, л
m v с о х о
