Способ цементации стальных изделий

 

Изобретение относится к металлургии , а именно к химико-термической обработке с использованием лазерного излучения, в частности цементации , и мокет быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения стальных изделий, преимущественно птампового инструмента. Цель изобретения - повышение эксплуатационной стойкости обработанных изделий за счет устранения поверхностных микродефектов . Способ цементации стальных изделий включает последовательное нанесение на обрабатываемую поверхность слоя железного порошка,слоя графитового порошка, создание в зоне обрабатываемой поверхности стационарного магнитного поля за счет пропускания через обрабатываемое ичг;елие постоянного тока и лазерный нагрев обрабатываемой поверхности, Ik юльзование данного способа обссьг икает повышение эксплуатационной стойкости обрабатываемых изделии ь 1,Ь 1,7 раза по сравнению с обработке1 известным способом. (С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

Ы

РЕСПУБЛИН (19) (III

4 А1 (gI)5 С 23 С 8/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А STOPGKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ CCCP (21) 4640418/02 (22) 24.01.89 (46) 07.06.91. Бюл. )г 21 (72) Б.С.Иедрес и A.A.Ñîëîâüåâ (53) 621. 783 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1311281, кл. С 23 С 10/30, 1985. (54) СПОСОБ Цг.г1ЕНТАЦИИ СТАЛЬНЫХ

ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке с использованием газерного излучения, в частности цементации, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного уп-, рочнения стальных изделий, преимущественно штампового инструмента. Цель

Изобретение относится к области металлургии, а именно к химико-термической обработке с использованием лазерного излучения, в частности цементации, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения стальных изделий, преимущественно штампового инструмента.

Цель изобретения — повышение эксллуатационной стойкости обработанных иэделий эа счет устранения поверхностных г(икродефектов.

Способ осуществляется следующим образом.

На обрабатываемую поверхность наносят ферромагнитное железное порошковое покрытие, затем наносят графиизобретения — повышение эксплуатационной стойкости обработанных изделий за счет устранения поверхностных микродефектов. Способ цементации стальных изделий включает последовательное нанесение на обрабатываемую поверхность слоя железного порошка, слоя графитового порошка, создание в зоне обрабатываемой поверхности стационарного магнитного поля эа счет пропускания через обрабатываеггсе изпепие постоянного тока и лазерный нагрев обрабатываемой поверхности. Пс пользование данного способа обесг ивает повышение эксплуатациоггггой .тойкости обрабатываемых изделий r» 1,5

i,7 раза по сравнению с обработке .. известным способом. тное порошковое покрытие,,;с;ицы которого распределяются между частицами железного ферромагнитного покрытия, и создают в зоне обработки электрическое поле. Под воздействи †. .еМ электрического поля частицы железного покрытия перераспределяются на поверхности, подлежащей Gt>p, божке и, концентрируясь по границам имеющихся поверхностных микропефек or, выявляют их. При перемещении эгн час тицы, выполняя роль транспортного средства, способствуют созданию участков поверхности с поньп енной концентрацией графита в местах поверхностных микродефектов. После этого осуществляют лазерный нагрев обрабатываемой поверхности. При этом

1654374

45 за счет увеличения поглощающей способности поверхности в месте микродефекта обеспечивается локальное увеличение интенсивности лазерного воэ5 действия, позволяющее устранить по верхностный микродефект.

Поверхностные микродефекты являются концентраторами напряжений и приводят к появлению и развитию разгарных трещин, что прйводит к уменьшению эксплуатационной стойкости штампов, сокращению межремонтного периода, увеличению затрат на ремонт и восстановление штампов, повышенному расходу 15 штамповых сталей.

Предлагаемый способ позволяет выявить поверхностные дефекты на поверхности., подлежащей обработке, создать повышенную поглощающую способность в зоне дефектов за счет концентрации в ней поглощающего покрытия и обеспечить при лазерном нагреве температуру, достаточную для заплавления дефекта. 25

Пример. Лазерной химико-термической обработке подвергают образец, изготовленный иэ стали Ди-22 (4Х4МВФС) размерами 10 х 10 50 мм, предварительно прошедший ковку, отпуск, предварительную механическую обработку, закалку, отпуск И шлифовку по плоскостям. Как правило, на обработанных плоскостях имеются микродефекты. С целью получения дополнительной информации о наличии поверхностных микродефектов образец подвергают контролю методом цветной дефектоскопии, На поверхности размерами 10 х 50 мм было выявлено четыре микродефекта в виде волосовины. JIa40 зерную химико-термическую обработку производят следующим образом. На поверхность образца наносят ферромагнитное порошковое покрытие в виде железных опилок с размерами частиц

60 мкм. Нанесение проводят при непрерывном перемещении образца со скоростью 0,8 м/мин. Затем наносят углеродсодержащее порошковое покры. тие, скорость перемещения образца составляет 0,25 м/мин. В качестве углеродсодержащего покрытия используют графитовый порошок марки ПМ-15 с размерами частиц 10 мкм. Толщина двухслойного покрытия равна 100 мкм, толщина ГРаФитового покрытия равна

20 мкм, После нанесения ферромагнитноГО H углеродсодержащего покрытий через образец пропускают постоянный электрический ток, напряжением 9 В.

В качестве источника напряжения используют стандартный выпрямитель модели ВСА-5К ° При прохождении электрического тока через образец частицы железного порошка концентрируются в зонах нахождения поверхностных микродефектов. При перемещении ферромагнитные железные частицы увлекают за собой частицы графита, толщина которого в зоне микродефекта увеличивается и составляет 50 мкм (при исходной 20 мкм). Собственно лазерную обработку осуществляют на лазерной технологической установке ЛТН-103, оснащенной оптической системой СОК-1, на следующих технологических режимах:

Мощность лазерного излучения 250 Вт

Диаметр фокального пятна 0,1 мм

Перекрытие фокального пятна 50%

Скорость сканирования 0,5 м/мин

После лазерной обработки всей площади обрабатываемой поверхности проводят металлографические исследования зоны лазерной обработки. Проведенные металлографические исследования показывают, что в зоне микродефектов глубина проплавления составляет 16 мкм, тогда как в зонах отсутствия дефектов наличие микросплава не обнаружено, Контрольные исследования обработанной поверхности образца методом люма показывают отсутствие выявленных ранее микродефектов. Ытампы, изготовленные из стали ДИ-22 и обработанные по известному и предлагаемому способам, испытывают при изготовлении деталей иэ стали 12Х18Н10Т на серийном оборудовании.

Испытания показывают, что использование предлагаемого способа обеспечивает повьппение эксплуатационной стойкости штампов в 1,5-1,7 раза по сравнению со штампами, обработанными по известному способу.

Ф ор мул а и з î Gp е т е ни я

Сп ос об цементации с т альных и эд елий преимущественно иэ штамповых сталей, включающий нанесение на обрабатываемую поверхность углеродсодер5 1654374

6 жащего порошка, создание в зоне об- повышения эксплуатационной стойкости, рабатываемой поверхности стационар- обработанных изделий за счет устраненого магнитного поля эа счет пропус- ния поверхностных микродефектов, на кания через обрабатываемое иэделие

5 обрабатываемую поверхность предварипостоянного тока и лазерный нагрев тельно наносят слой железного порошобрабатываемой поверхности, о т л и- ка, а в качестве углеродсодержащего ч а ю шийся тем, что, с целью порошка используют графит.

Составитель A. Булгач

Редактор Н. Яцола Техред М.Дидык Корректор М.Самборская

Заказ 1932 Тираж 572 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r ужгород, ул. Гагарина,101