Способ нанесения покрытий из самофлюсующихся сплавов

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при нанесении покрытий газотермическими методами. Изобретение направлено на предотвращение трещинообразования и увеличение твердости покрытия и основного материала детали. Способ включает предварительный подогрев деталей до 400-500^oС, оплавление на воздухе и последующую термообработку, которую осуществляют в две стадии: сначала детали выдерживают при температуре на 50-150^oС ниже температуры начала мартенситного превращения в течение 1-2 ч, а затем повышают температуру со скоростью нагрева 8-12 град/мин до значения, соответствующего наибольшей скорости процесса аустенитного распада, выдерживают в течение 2-3 ч, после чего охлаждают до комнатной температуры со скоростью 1-2 град/мин. 1 табл.

Изобретение относится к нанесению покрытий газотермическими методами, в частности к газотермическому нанесению покрытий системы Ni-Сr-В-Si на детали из сталей мартенситного класса с последующей термообработкой, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения.

Известен способ газотермического нанесения покрытий на стальные детали, включающий газотермическое напыление покрытий, предварительный подогрев деталей, последующее оплавление и медленное охлаждение [Борисов Ю. С. и др. Газотермические покрытия из порошковых материалов. - Киев: Наукова думка, 1987, с.70-71].

Недостатком данного способа является то, что при охлаждении покрытия на воздухе в интервале температур 540-480^oС наблюдается наибольший рост остаточных напряжений, приводящих, в результате резкого перехода γ-фазы покрытия в η-фазу с изменением параметров кристаллической решетки, к образованию трещин при температуре 200-100^oС.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ нанесения газотермических покрытий из самофлюсующихся сплавов, включающий газотермическое напыление покрытий, предварительный подогрев деталей, оплавление покрытий при 1000-1100^oС, последующее охлаждение до температуры 690-710^oС, выдержку при этой температуре в течение 0,5-2 ч и охлаждение до нормальной температуры [Хасуй А. Техника напыления. - М.: Машиностроение, 1975, с.65-71].

Недостатком данного способа является то, что выдержка деталей при температуре 690-710^oС сразу после оплавления покрытий приводит к существенному разупрочнению основного материала и снижению твердости покрытия.

Задачей изобретения является предотвращение трещинообразованя и увеличение твердости покрытия и основного материала детали, что повышает эксплутационные свойства покрытия и детали в целом.

Поставленная задача достигается тем, что согласно способу, включающему газотермическое напыление покрытий на детали из сталей мартенситного класса, предварительный подогрев деталей до 400-500^oС, оплавление на воздухе и последующую термообработку, которую, в отличие от прототипа, осуществляют в две стадии, сначала детали выдерживают при температуре на 50-150^oС ниже температуры начала мартенситного превращения в течение 1-2 ч, а затем повышают температуру со скоростью нагрева 8-12 град/мин до значения, соответствующего наибольшей скорости процесса аустенитного распада, выдерживают в течение 2-3 ч, после чего охлаждают до комнатной температуры со скоростью 1-2 град/мин.

Пример конкретной реализации способа.

Порошок марки ПГ-10Н-01 наносят на предварительно очищенные от загрязнений обрабатываемые детали из стали 20х13 размерами 290х100х3 мм, термообработанные на мартенсит, плазменным напылением на установке УПУ-3Д. Толщина напыляемого слоя составляет 0,7-0,8 мм. После нанесения покрытия детали подогревают до температуры 450-500^oС в печи. Затем производят оплавление покрытия газопламенной горелкой.

Непосредственно после оплавления детали помещают в печь и выдерживают при температуре 200-220^oС в течение 1-2 ч. После этого температуру в печи повышают со скоростью нагрева 8-12 град/мин до температуры 670-690^oС, при которой детали выдерживают в течение 2-3 ч, а затем медленно охлаждают до комнатной температуры со скоростью 1-2 град/мин.

В таблице представлены результаты исследования деталей с покрытиями, нанесенными двумя известными и предлагаемым способами, на твердость и трещиноустойчивость.

Из таблицы видно, что выдержка деталей с покрытием после оплавления при температуре 200-220^oС позволяет повышать твердость как покрытия, так и основного материала. Последующий отпуск деталей при температуре 670-690^oС позволяет снизить уровень остаточных напряжений, возникших в результате неравномерного нагрева, фазового наклепа и разницы коэффициентов термического расширения основного материала и покрытия.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известными обеспечивает устранение трещинообразования нанесенного покрытия, а также увеличение твердости покрытия и основного материала, повышение эксплутационных свойств деталей с покрытиями.

Формула изобретения

Способ нанесения покрытий из самофлюсующихся сплавов, включающий газотермическое напыление покрытий на детали из сталей мартенситного класса, предварительный подогрев деталей до 400-500^oС, оплавление на воздухе и последующую термообработку, отличающийся тем, что термообработку осуществляют в две стадии: сначала детали выдерживают при температуре на 50-150^oС ниже температуры начала мартенситного превращения в течение 1-2 ч, а затем повышают температуру со скоростью нагрева 8-12 град/мин до значения, соответствующего наибольшей скорости процесса аустенитного распада, выдерживают в течение 2-3 ч, после чего охлаждают до комнатной температуры со скоростью 1-2 град/мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1