Способ получения изделий из металлов и сплавов, имеющих слоистую структуру, обусловленную контрастными концентрациями легирующих элементов, например, углерода и азота, внедряемых в металл методом химико-термической обработки

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к той ее части, которая решает вопросы термоупрочнения, термохимического упрочнения и термомеханического упрочнения. Данный способ получения заготовки для изделий из стали включает нанесение многослойного покрытия методом химико-термической обработки, при котором сначала проводят цементацию на глубину 0,8 мм, затем проводят обезуглероживание на глубину 0,15-0,2 мм, последующую нитроцементацию на глубину 0,05-0,08 мм и получают заготовку с семью слоями, имеющими концентрацию углерода и азота с разницей 0,4% и более, при этом химико-термическую обработку проводят в псевдоожиженном слое катализатора. Техническим результатом изобретения является уменьшение вероятности получения технологических дефектов, например, пережога и непровара, а также получение многослойности в изделиях из металлов и сплавов, обусловленной разностью концентраций легирующих элементов.

Способ получения изделий из металлов и сплавов, имеющих слоистую структуру, обусловленную контрастными концентрациями легирующих элементов, например, углерода и азота, внедряемых в металл методом химико-термической обработки.

Изобретение относится к области машиностроения, а конкретнее к той ее части, которая решает вопросы термоупрочнения, термохимического упрочнения и термомеханического упрочнения.

Аналогом заявляемого способа является кузнечный способ изготовления стали, а именно получение резко контрастных по насыщенности углеродом многослойных изделий, имеющих высокие механические и декоративные свойства.

Известный кузнечный способ получения стали со слоистой структурой основан на механической сборке многослойных пакетов из чередующихся пластин высокоуглеродистых и низкоуглеродистых и дальнейшей их ковке с периодическим свертыванием заготовки. В процессе кузнечной обработки на любом ее этапе могут быть технологические дефекты, такие, как пережег и непровар.

Задачей изобретения является уменьшение вероятности получения технологических дефектов, например, пережега и непровара, на первой стадии формирования многослойного пакета чередующихся низкоуглеродистых и высокоуглеродистых пластин, а также получение многослойности в изделиях из металлов и сплавов, обусловленной разностью концентраций легирующих элементов, например, углерода, азота и т.д.

Задача изобретения решается способом получения заготовки для изделий из стали, включающим нанесение многослойного покрытия методом химико-термической обработки, при котором сначала проводят цементацию на глубину 0,8 мм, затем проводят обезуглероживание на глубину 0,15-0,2 мм, последующую нитроцементацию на глубину 0,05-0,08 мм и получают заготовку с семью слоями, имеющими концентрацию углерода и азота с разницей 0,4% и более, при этом химико-термическую обработку проводят в псевдоожиженном слое катализатора.

Сущность изобретения сводится к получению резкоконтрастных по содержанию углерода и/или азота слоев металла в изделии методами химико-термической обработки. То есть, поместив заготовку в рабочее пространство химико-термической установки, создавать последовательно разные рабочие атмосферы: насыщающую, обезуглероживающую, нейтральную, окислительную, и тем самым получать на определенных глубинах от поверхности заготовки слои с разнонасыщенной концентрацией диффундирующих элементов. Таким образом, получается многослойная по концентрациям, например, углерода, структура без операции ковки, а следовательно, такие дефекты, как, например, пережег и непровар не могут появиться.

Примером конкретного выполнения может служить заготовка под хозяйственный нож. Толщина ножа обусловлена законом и не может быть более 2,5 мм. Поместив заготовку из стали 20ХА в печь кипящего слоя, создадим насыщающую атмосферу с высоким углеродным потенциалом и выполним операцию цементации на глубину 0,8 мм, этим самым мы получим пластину, состоящую из трех слоев, внутренний слой с концентрацией углерода 0,15% и наружные слои с концентрацией от 1% плавно переходящие в структуру исходного материала. Далее, не доставая заготовку из печи, создадим обезуглероживающую атмосферу и проведем операцию обезуглероживания, которая понизит процентное содержание углерода на поверхности заготовки и в глубину заготовки на необходимую нам величину. Например, обезуглеродим поверхность до 0,1% углерода на глубину 0,15-0,2 мм, таким образом мы получим пятислойную пластину. Затем, не доставая деталь из рабочего пространства печи с кипящим слоем, создадим насыщающую атмосферу для выполнения операции нитроцементации и проведем операцию нитроцементации на глубину 0,05-0,08 мм и получим заготовку с семью слоями стали, имеющими разную с разницей 0,4% и более концентрацией углерода и азота.

Технико-экономическая эффективность будет заключаться в возможности изготовления новых изделий с повышенными эксплуатационными свойствами, исключив возможность появления технологических дефектов кузнечной обработки, например, таких, как пережег и непровар.

Формула изобретения

Способ получения заготовки для изделий из стали, включающий нанесение многослойного покрытия методом химико-термической обработки, при котором сначала проводят цементацию на глубину 0,8 мм, затем проводят обезуглероживание на глубину 0,15-0,2 мм, последующую нитроцементацию на глубину 0,05-0,08 мм и получают заготовку с семью слоями, имеющими концентрацию углерода и азота с разницей 0,4% и более, при этом химико-термическую обработку проводят в псевдоожиженном слое катализатора.