Способ упрочнения сплавов на основе железа
Использование: упрочнение стальных изделий для повышения их поверхностной прочности и износостойкости. Сущность изобретения: перед борированием проводят электроэрозионное легирование стальной поверхности электродом из тугоплавкого метала (например вольфрама) при удельном времени легирования 1-3 мин/см и энергии единичного разряда 0,042 Дж. 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 В 23 Н 9/00, С 23 С 8/70
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГOCllATEHT СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ юу- (Р "
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4851733/08 (22) 13.07.90 (46) 28.02.93. Бюл. М 8 (71) Московский aeToMo6 necTpo TenbHblA и н.ститут (72) Ю.Н,Демин, B Ô.Ñåäëåöêèé, Ю.Ю.Демина и А,И.Николаев (56) Глухов В,П, Боридные покрытия на железе и сталях, Киев; Наукова думка, 1970.
Изобретение относится к химико-термической обрабоьтке металлов и сплавов, а именно к способам борирования стальных изделий.
Цель изобретения — повышение стойкости к абразивному износу поверхностного слоя сталей после диффузионного борирован ия, Поставленная цель достигается тем, что поверхность стали перед диффузионным борированием подвергают электроэрозионному легированию электродом из тугоплавкого металла (Mb, Mo, И/). При этом в поверхности получают слой твердого раствора материала электрода в железе. При последующем борировании поверхностный слой состоит из боридов железа, легированных соответствующим элементом. Такие бориды превосходят по твердости бориды железа и, как следствие, имеют. повышенную по сравнению с боридами железа стойкость к абразивному износу.
Электроэрозионное легирование осуществляют при единичной мощности разряда 0,042 Дж (2-й энергетический режим установки ЭФИ-46) и ууельном времени легирования 1-3 мин/cM ., Ы „„17980б9 А1 (54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ СПЛАВОВ. НА
ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА (57) Использование: упрочнение стальных изделий для повышения их поверхностной прочности и износостойкости. Сущность изобретения: перед борированием проводят электроэрозионное легирование стальной поверхности электродом из тугоплавкогo метала (например вольфрама) при удельном времени легирования 1-3 мин/см и энергии единичного разряда 0,042 Дж. 1 табл.
Легирование с использованием режима с меньшей мощностью неэффективно, т.к. при этом формируется тонкий упрочненный слой (10 мкм), который при последующем борировании не дает заметного повышения износостойкости. Увеличение мощности единичного разряда свыше 0,042 Дж (3,4,5 и
6 режимы установки) приводит к ухудшению качества обрабатываемой. поверхности, что в ряде случаев неприемлемо. Поэтому оптимальным является 2-й режим с мощностью
0,042 Дж, который обеспечивает получение слоя твердого раствора достаточной толщины(до100 мкм) и, вто же время, практически не ухудшает качества обработки поверхно- Qg сти изделий. (З
Диапазон удельного времени легирования составляет от 1 до 3 минlсм . Как изве2 стно, кинетика формирования О упрочненного слоя при электроэрозионном легировании.характеризуется кривой с максимумом. Экспериментально установлено, а что этот максимум для легирования тугоплавкими металлами лежит в интервале 1 — 3 мин/см . При меньшем удельном времени формируется тонкий и даже несплошной слой, который не дает заметного повыше1798069 ния износостойкости после борирования, Увеличение удельного времени свыше 3 мин/см приводит к порогу деэрозии и, как следствие, толщина слоя также при этом уменьшается.
Пример. Обработке подвергали образцы из армко-Fe, поверхность которых обрабатывалась по 7 классу чистоты.
Упрочнение вели по 2-м вариантам. По предлагаемому способу часть образцов перед диффузионным борированием подвергали электроэроэионному легированию электродами из вольфрама на. установке
ЭФИ-46 на 1,2 и 3 режима при удельном времени легирования 0,5; 1,2,3 и 3,5 мин/см . Затем эти образцы и необработанные подвергали диффузионному борированию в порошке В4Спри 950 С в течение 4 ч.
Борированныв образцы и обработанные по предлагаемому способу испытывали на абразивный износ трением по шлифовальной бумаге под нагрузкой на шлифовальной машине "Matapolan" (ГДР).
Характеристики упрочненных слоев и данные по их абразивной износостойкости представлены в таблице.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что реализация предлагаемого способа позволяет повысить износостойкость обрабатываемой поверхности в 1,75 1,8 раза (образцы N 8,9,10), Хорошие результаты по износостойкости дает также обработка на 3 режиме установки (образцы
13-16). Однако при этом чистота поверхно сти изделий ухудшается на 2 — 3 класса, Ана10 логичные результаты получены при обработке сталей и при использовании в качестве электродов при ЭЭЛ Мо и Nb.
Формула изобретения
15 Способ упрочнения сплавов на основе железа, заключающийся в их высокотемпературной выдержке в порошковой среде из технического карбида бора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения
20 износостойкости деталей, перед насыщением поверхности детали бором проводят электроэрозионное легирование этой поверхности электродом из тугоплавкого материала при удельном времени легирования
25 1-3 мин/см и энергии единичного разряда
0,042 Дж, Микротвердость боридн ого слоя, кГс/мм
Технология ЭЭЛ
Толщина слоя после
ЭЭЛ, мкм
Потеря массы образцов после
35 часов испытаний на абразивный износ, r
Класс чистоты поверхности после ЭЭЛ и борирования
Образец
Удельное время легирования мин/см
М режим
2
4
6
8
11
12
13
14
1
1
1
2
2
3
3
0,5
2
3,5
0,5
2
3,5
0,5
2
3,5
70, 50
1I20
100
1550+ 50
1600+50
1600 »-50
1600»-50
1600 »-50
1650»-50
1650»-50
1650» 50
1700 »-50
1700+50
1700 »-50
1.700 50
1700+50
1750+ 50
1750+50
1750 »-50
7
7
6
6
6
6
5
0,34 0,33
0,32
0,30
0,30
0,32
0,31
0,20
0,19
0,20
0;30
0,25
0,22
0,20
0,20
0,25
