Способ химико-термической обработки деталей пресс-форм и штампового инструмента

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к комплексному диффузионному насыщению деталей пресс-форм и штампового инструмента и может быть использовано в инструментальной и машиностроительной промышленности. Целью изобретения является повышение эксплуатационной стойкости за счет повышения пластичности диффузионного слоя и разгаростойкости. Штамповый инструмент обезжиривают в горячем 5%-ном растворе щелочи, высушивают при 100-150°С и подвергают диффузионному насыщению кобальтом и никелем при 900-1050°С в течение 4-10 ч в смеси состава, мас.%: порошок кобальта 20-30; порошок никеля 20- 30; хлористый аммоний 2-3; окись алюминия остальное. После диффузионного насыщения инструмент закаливают, отпускают и подвергают карбонитрации. Применение способа позволяет в 1,5-2 раза повысить эксплуатационную стойкость штампового инструмента. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 23 С 12/00, 8/72

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 4

М (л

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4828970/02 (22) 04.04.90 (46) 15.04.92. Бюл. hL 14 (71) Научно-исследовательский технологический институт (72) В.Г.Артемчук (53) 621.785.533(088.8) (56) Станки и инструмент, 1977, М 10, с.15. (54) СПОСОБ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ПРЕСС-ФОРМ И

ШТАМПО В О ГО И Н СТРУМ Е НТА (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к комплексному диффузионному насыщению деталей пресс-форм и штамп ового инструмента и может быть использовано в инструментальной и машиностроительной промышленности, Целью

Изобретение относится к металлургии, в частности к комплексному диффузионному насыщению деталей пресс-форм и штампового инструмента, и может быть использовано в инструментальной и машиностроительной промышленности.

Цель изобретения — повышение эксплуатационной стойкости путем повышения пластичности диффузионного слоя и разгаростойкости инструментов, Поставленная цель достигается тем, что перед закалкой отпуском и карбонитрацией инструмент подвергают диффузионному насыщению кобальтом и никелем при 900-1050 С в течение

4-10 ч в смеси следующего состава, мас.%:

Порошок кобальта 20-30

Порошок никеля 20-30

Хлористый аммоний 2 — 3

Окись алюминия Остальное, Ы 1726557 А1 изобретения является повышение эксплуатационной стойкости за счет повышения пластичности диффузионного слоя и разгаростойкости. Штамповый инструмент обезжиривают в горячем 5%-ном растворе щелочи, высушивают при 100 — 150 С и подвергают диффузионному насыщению кобальтом и никелем при 900 — 1050 С в течение 4 — 10 ч в-смеси состава, мас.%: порошок кобальта 20 — 30; порошок никеля 20—

30; хлористый аммоний 2 — 3; окись алюминия остальное. После диффузионного насыщения инструмент закаливают, отпускают и подвергают карбонитрации. Применение способа позволяет в 1,5 — 2 раза повысить эксплуатационную стойкость штампового инструмента. 2 табл.

В результате такой обработки пластичность диффузионного слоя увеличивается, так как диффундирующие кобальт и никель не образуют карбидов и нитридов при последующей карбонитрации. В то же время твердость слоя остается высокой, Кроме того, значительно уменьшается коэффициент теплового расширения диффузионного слоя.

Все это приводит к увеличению разгаростойкости изделий, а следовательно, и к увеличению срока их службы.

Порошки кобальта (ГОСТ 9721-71) и никеля (ГОСТ 9722-71) вводят в состав с целью получения атомарных кобальта и никеля, которые диффундируют в поверхностные слои инструментов, Хлористый аммоний (ГОСТ 2210-71) является активатором, а окись алюминия (ТУ

1726557

6-09-426-75) служит наполнителем и одновременно предотвращает спекание смеси и приваривание к поверхности инструментов.

Процесс термической обработки осуществляют следующим образом.

Инструмент, предназначенный для обработки, обезжиривают в горячем 5ф,-ном щелочном растворе и сушат при 100-150 С.

Остывшие изделия погружают в контейнеры с плавкими затворами, послойно пересыпают смесью указанного состава, нагревают до 900 — 1050"С и выдерживают при этой температуре 4 — 10 ч.

После диффузионного насыщения кобальтом и никелем инструмент подвергают закалке, отпуску и карбонитрации известными способами.

Пример 1. Образцы, изготовленные иэ стали марки 4Х5В2ФС, подвергали диффузионному насыщению кобальтом и никелем в составах, содержание компонентов в которых представлено в табл. 1. Температура процесса 900 С, продолжительность выдержки 4 ч. После диффузионного насыщения образцы закаливали с 1050 С и отпускали при 620 С. В дальнейшем образцы подвергали карбонитрации в расплаве циановокислого калия при 540 С в течение

2 ч. После химико-термической обработки образцы испытывали на ударную вязкость и разгаростойкость. Разгаростойкость определяли следующим образом. Образцы нагревали твч на глубину 1,5-2,0 мм до 750 С и охлаждали спрейером. Нагрев и охлаждение автоматические и регулировались реле времени. Цикл повторяли многократно до появления на образце первой трещины.

Разгаростойкость оценивали по количеству циклов до появления трещины. Результаты испытания представлены в табл. 1. Они показывают, что оптимальным для насыщения инструментов кобальтом и никелем является состав, содержащий компоненты в предлагаемых пределах. При содержании компонентов менее нижних граничных значений ударная вязкость и разгаростойкость образцов увеличиваются незначительно по сравнению с известным способом обработки, а при содержании активных компонентов более верхних предельных значений эти характеристики ниже, чем при обработке в оптимальном составе.

Пример 2, Образцы, изготовленные из стали марки 4Х5МФС, подвергали диффузионному насыщению в составе 4 (табл. 1) в течение 2, 4, 6; 10, 12 ч при 850, 900, 950, 1050, 1100 С. После диффузионного насыщения образцы закаливали, отпускали, кар5 бонитрировали и подвергали испытаниям на ударную вязкость и разгаростойкость по режимам и способам, описанным в примере

1. Результаты испытаний представлены в табл. 2. Испытания показали, что оптималь10 ной температурой диффузионного насыщения является 900-1050 С. При температуре ниже 900 С диффузия кобальта и никеля происходит медленно, что отрицательно сказывается на ударной вязкости и разгаро15 стойкости. При температуре выше 1050 С сильно увеличивается зернистость, что также приводит к ухудшению этих характеристик по сравнению с оптимальной температурой.

20 При диффузионном насыщении оптимальной является выдержка 4-10 ч. При выдержке менее 4 ч диффузионный слой имеет небольшую толщину, что незначительно повышает ударную вязкость и разгаростой25 кость инструментов, а выдержка более 10 ч не рациональна, так как ударная вязкость и разгаростойкость образцов ниже, чем при оптимальной выдержке.

Таким образом, предлагаемый способ

30 химико-термической обработки деталей пресс-форм и штампового инструмента позволяет увеличить их вязкость и разгаростойкость в 1,25 — 1,50 раза; срок службы знаков пресс-форм, обработанных предла35 гаемым способом, увеличивается в 1,5-2,0 раза по сравнению со знаками, обработанными известным способом, Формула изобретения

40 Способ химико-термической обработки деталей пресс-форм и штампового инструмента, включающий закалку, отпуск и карбонитрацию, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной

45 стойкости за счет повышения пластичности диффузионного слоя и разгаростойкости, перед закалкой инструмент подвергают диффузионному насыщению кобальтом и никелем при 900-1050 С в течение 4 — 10 ч в

50 смеси следующего состава, мас. :

Порошок кобальта 20-30

Порошок никеля 20-30

Хлористый аммоний 2 — 3

Окись алюминия Остальное

1726557

Таблица 1

Таблица 2

15

25

Составитель В.Артемчук

Техред М.Моргентал Корректор M.Màêñèìèøèíåö

Редактор А.Огар

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1251 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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