Способ защиты поверхности деталей при нагреве в печах

Авторы патента:

Колесов Владимир Константинович (RU)

C21D1/70 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

Владельцы патента RU 2535818:

Закрытое акционерное общество "Сатурн-инструментальный завод" (RU)

Изобретение относится к способам защиты поверхности деталей во время их термической обработки. Способ защиты поверхности металлических деталей при нагреве в печах включает помещение деталей в емкость, засыпку их стружкой, закрывание емкости крышкой и нагрев. Используют стружку, полученную при обработке титана или его сплавов с насыпной массой не менее 0,2 г/см³. Слой стружки над деталями составляет не менее 10 мм, а температура нагрева - не менее 600°C. Техническим результатом является получение поверхности деталей после нагрева без окисных пленок при отсутствии обезуглероженного и науглероженного поверхностного слоя.

Изобретение относится к способам нагрева металлических деталей, а именно к способам защиты поверхности детали при нагреве в печах (например, в электрических камерных печах), и может найти применение в металлообрабатывающей отрасли, например, при осуществлении процесса термической обработки деталей.

Известно, что при нагреве металлических деталей в печах их поверхность взаимодействует с газами печной атмосферы. Реакции, происходящие на поверхности нагреваемой детали, например, из инструментальной стали, имеют большое значение при ее термической обработке вследствие применения высоких температур. Можно отметить двоякое влияние, оказываемое на нагреваемый металл: окисление поверхности и в результате образование окалины; изменение содержания углерода в поверхностном слое (науглероживание или обезуглероживание) и в результате изменение свойств поверхностного слоя.

Известен способ защиты поверхности детали при нагреве в печах, при котором нагрев осуществляют в вакууме 10^-1 мм рт.ст. (Ю.А. Геллер. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 1975 г. - С.584, стр.120).

Недостатками данного способа защиты поверхности детали являются значительное удорожание процесса термической обработки и ограниченные возможности закалки деталей, нагретых данным способом.

Известен способ защиты поверхности детали при нагреве в печах, при котором используют контролируемую атмосферу, содержащую CO, H₂, CH₄, N₂ (Ю.А. Геллер. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 1975 г. - С.584, стр.120).

Недостатками данного способа являются трудоемкость создания контролируемой атмосферы, связанная с обеспечением точности ее состава, а также сложность подбора контролируемой атмосферы в зависимости от температуры нагрева и точки росы атмосферы. При этом отклонение от равновесного состояния одного из параметров приводит к окислению, науглероживанию или обезуглероживанию поверхностного слоя детали, то есть к образованию дефектов на поверхностном слое.

Известен способ защиты поверхности детали при нагреве, при котором нагрев осуществляют в отработанном карбюризаторе (Ю.А. Геллер. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 1975 г. - С.584, стр.119).

Недостатком данного способа является то, что в зависимости от конкретных условий возможно получение атмосферы с различным соотношением углекислого газа и окиси углерода, которое определяет степень окисления и обезуглероживания либо науглероживания поверхности.

Наиболее близким является способ защиты поверхности детали при нагреве в печах, при котором детали помещают в емкость, засыпают их стружкой и, закрыв емкость крышкой, производят нагрев (Ю.А. Геллер. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 1975 г. - С.584, стр.119; С.Г. Кооп. Термическая обработка быстрорежущих сталей. Под ред. А.П. Гуляева. М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1956 г. - C.120, стр.112).

Недостатком способа, при котором применяют нагрев в чугунной стружке, является зависимость защитных свойств среды от содержания углерода в стружке. Небольшое отклонение от оптимального состояния может привести как к науглероживанию, так и к обезуглероживанию поверхностного слоя детали.

Техническим результатом, на который направлено изобретение, является создание простого и дешевого способа защиты поверхности деталей при нагреве их в печах, исключающего появление окисных пленок, науглероживания, обезуглероживания и наводороживания поверхностного слоя.

Технический результат достигается тем, что в способе защиты поверхности деталей при нагреве в печах детали помещают в емкость, засыпают их стружкой и, закрыв емкость крышкой, производят нагрев.

Новым в изобретении является то, что используют стружку, полученную при обработке титана или его сплавов, насыпная масса которой не менее 0,2 г/см³, при этом слой стружки над деталями не менее 10 мм, температура нагрева не менее 600°C.

Способ осуществляется следующим образом.

Детали помещают в емкость и засыпают их стружкой, полученной при обработке резанием титана или его сплавов. Не допускается в титановой стружке наличие влаги или других веществ, испаряющихся или разлагающихся при нагреве. Допускается незначительное загрязнение стружки минеральным маслом. Вместо стружки допускается использовать титан в другой форме, важно, чтобы он находился в непосредственной близости от защищаемой поверхности.

Насыпная масса титановой стружки должна быть не менее 0,2 г/см³. При меньшей насыпной массе титановой стружки качество защиты снижается из-за большой пористости стружки, которая приводит к взаимодействию поверхности деталей с печной атмосферой.

Температура нагрева деталей в емкости с титановой стружкой должна быть не менее 600°C, потому что именно с этой температуры титан начинает интенсивно поглощать газы (углекислый газ, окись углерода).

При этом слой титановой стружки над деталями должен быть не менее 10 мм. Такого слоя стружки достаточно для защиты поверхности детали.

Затем емкость с деталями и титановой стружкой закрывают крышкой. Проводят процесс нагрева до требуемой температуры, например до температуры закалки или отжига.

По окончании технологической выдержки емкость выгружают из печи. Детали после их изъятия из емкости можно закалить или оставить в емкости для дальнейшего охлаждения. Поверхность деталей при правильно выполненной защите не имеет окисных пленок, не обезуглерожена и не науглерожена.

Эффект защиты поверхности детали обусловлен поглощением титаном таких газов, как кислород, углекислый газ, окись углерода, водород, и паров воды.

Предлагаемый способ защиты поверхности деталей при нагреве в печах позволяет получить поверхность деталей после нагрева без окисных пленок при отсутствии обезуглероженного и науглероженного слоя.

Способ защиты поверхности деталей при нагреве в печах, включающий помещение деталей в емкость, засыпку их стружкой и нагрев деталей после закрытия емкости крышкой, отличающийся тем, что используют стружку, полученную при обработке титана или его сплавов, насыпная масса которой не менее 0,2 г/см³, при этом слой стружки над деталями в емкости не менее 10 мм, а температура нагрева не менее 600°C.

Изобретение относится к области термической обработки быстрорежущих сталей и может быть использовано преимущественно для термической обработки длинномерного инструмента и инструмента сплошной формы.

Способ упрочнения изнашиваемых поверхностей деталей // 2534885

Изобретение относится к области термомеханической обработки деталей и может быть использовано для упрочнения рабочих трущихся поверхностей рельс и колес подвижного состава, в частности изобретение относится к способу упрочнения изнашиваемых поверхностей деталей, преимущественно поверхности катания и гребня железнодорожных колесных пар.

Способ нагрева и закалки зубчатых колес и устройство для его осуществления // 2534047

Изобретение относится к области индукционного нагрева и термообработки деталей сложной формы, при проведении которой используют комбинацию различных режимов индукционного нагрева, характеризуемых различными частотами тока.

Профилированная стальная проволока с высокими механическими характеристиками, стойкая к водородному охрупчиванию // 2533573

Изобретение относится к производству профилированной проволоки из низколегированной углеродистой стали, предназначенной для использования в качестве компонента в гибких трубах для морской нефтедобычи.

Защитное покрытие для сталей и сплавов // 2533509

Изобретение относится к защитным покрытиям для сталей и сплавов от окисления при технологических нагревах. Технический результат изобретения заключается в создании защитного покрытия, обладающего повышенной до 1250°C рабочей температурой, и увеличении времени работоспособности его при нагревах до 1250°C.

Способ термической обработки стальных заготовок // 2532874

Изобретение относится к области металлургии. Способ термической обработки заготовок под холодную пластическую деформацию, преимущественно для сталей с машин непрерывного литья, предусматривает аустенитизацию при температуре Ас3+(100-150°С), выдержку, охлаждение со скоростью более 20°С/мин до температуры 680-700°С, диффузионное превращение переохлажденного аустенита при различных температурах по схеме 680-660-640-600°С с выдержкой при каждой температуре 60-80 минут с завершением охлаждения на воздухе.

Высокоизносостойкие лезвия для гранулятора и способ их заточки // 2532206

Изобретение относится к инструментам, в частности к ножам для гранулирования термопластичных полимеров и способу их заточки. Нож выполнен из инструментальной стали для холодной обработки, имеющей твердость менее 65 единиц по шкале С Роквелла.

Защитное покрытие для сталей и сплавов // 2530283

Изобретение относится к защитным покрытиям для сталей и сплавов от окисления при технологических нагревах. Технический результат изобретения заключается в уменьшении сцепления покрытия к сталям и увеличении вязкости покрытия при сохранении температуроустойчивости до 1150°C.

Упрочненная структура титанового сплава для применения в зубчатых колесах трансмиссий // 2529322

Изобретение относится к области обработки металлических изделий для упрочнения путем изменения их физической структуры и может быть использовано для получения дисперсионно-упрочненной структуры металлического сплава зубчатого колеса трансмиссии.

Стенд лазерной закалки опорной поверхности игл вращения высокоскоростных центрифуг // 2527979

Изобретение относится к устройствам термообработки стальных изделий непосредственным действием волновой энергии и может быть применено в серийном производстве газовых центрифуг на рабочем месте выполнения технологической операции лазерной закалки торцевой поверхности малогабаритной опорной иглы.

Способ изготовления горячекатаной стальной ленты и стальная лента // 2535890

Изобретение относится к области металлургии, в частности способу изготовления горячекатаной стальной ленты толщиной 2-12 мм из низколегированной стали с содержанием углерода 0,04-0,08 вес.% и содержащем также ниобий и титан. Для достижения хороших механических характеристик, включая способность к изгибу стальной ленты, стальную заготовку подвергают аустенизации при температурах 1200-1350°С, осуществляют предварительную прокатку, затем заготовку прокатывают на прокатном стане с температурой 760-960°С при последнем проходе в прокатном стане, после чего стальную ленту подвергают прямой закалке путем одноразового охлаждения с градиентом 30-150°С/с до температуры, по крайней мере, 300°С, причем прямую закалку производят в течение 15 с после последнего прохода. Стальная лента имеет микроструктуру, состоящую из феррита, и/или бейнита, и/или мартенсита, и/или остаточного аустенита, при этом прочность на разрыв составляет 650-800 МПа, удлинение после разрыва, по меньшей мере, 12%, коэффициент удлинения - 0,8-0,95, при этом соотношение прочности на разрыв в направлении прокатки и прочности на разрыв в направлении, поперечном направлению прокатки, составляет максимум 6%. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 табл., 7 ил.

Гомогенизация мартенситной нержавеющей стали после переплавки под слоем шлака // 2536574

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения сопротивления усталости способ изготовления нержавеющей мартенситной стали содержит этап электрошлаковой переплавки слитка упомянутой стали, а затем этап охлаждения упомянутого слитка. Слиток из электрошлаковой переплавки перед тем, как температура корки слитка упадет ниже температуры мартенситного превращения MS стали, помещают в печь, исходная температура T0 которой тогда выше, чем температура завершения перлитного превращения при охлаждении, Ar1, упомянутой стали, слиток подвергают в упомянутой печи обработке гомогенизацией в течение по меньшей мере времени t выдержки, после которого температура самой холодной точки слитка достигла температуры T гомогенизации, причем упомянутое время t выдержки равно по меньшей мере одному часу, а температура T гомогенизации находится в диапазоне от приблизительно 900°C до температуры пережога стали. 7 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

Способ упрочнения поверхности стальных изделий // 2536854

Изобретение относится к термической поверхностной обработке чугуна и стали, в частности к методам упрочнения с помощью электрической дуги. Для повышения износостойкости деталей машин и различного режущего инструмента осуществляют нагрев изделия электрической дугой переменного тока с прямоугольной формой импульсов, при этом регулируют тепловложение дуги путем изменения силы или частоты тока в положительной и отрицательной полуволнах тока с изменением их продолжительности, что позволяет в каждом конкретном случае в зависимости от изделия получить желаемую глубину закаленного слоя с нужной шириной закаленной полосы при максимальной производительности. 4 ил.

Способ лазерного упрочнения плоской заготовки // 2537429

Изобретение относится к способу лазерного упрочнения плоской заготовки и может быть использовано для формирования поверхностных слоев материалов путем термообработки. Способ включает воздействие на обрабатываемую поверхность заготовки лазерным лучом с получением закаленного подповерхностного слоя. Одновременно с воздействием лазерным лучом на заданные участки заготовки подают поток охлаждающей среды с формированием незакаленного вязкого подповерхностного слоя, заданную глубину залегания которого регулируют объемом подаваемой охлаждающей среды. В результате получают заготовку с заданной глубиной залегания вязкого подповерхностного слоя материала, что повышает ее эксплуатационные свойства. 1 ил., 1 пр.

Способ закалки цилиндрических инструментальных оправок // 2539552

Изобретение относится к области металлообработки и может найти применение в машиностроении. Техническим результатом изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик оправок за счет значительного повышения их жёсткостных и демпфирующих параметров. Для достижения технического результата на поверхности оправки с помощью механической обработки выполняют канавки, расположенные по образующим цилиндрической поверхности, а затем воздействуют лазерным лучом на канавки по замкнутым траекториям, охватывающим выступы, расположенные между канавками.

Способ и секция охлаждения движущейся металлической полосы посредством распыления жидкости // 2541233

Изобретение относится к способу контроля охлаждения движущейся полосы (в) в охлаждающей секции линии непрерывной обработки и к охлаждающей секции непрерывной обработки полосы. Охлаждение полосы осуществляют распылением на полосе жидкости или смеси, состоящей из газа и жидкости на полосу. Охлаждение зависит от параметров, включающих в себя температуру и скорость потока охлаждающей текучей среды. В способе контроля определяют одну или более зон, в которых параметры охлаждения являются такими, чтобы могло произойти или произошло локальное исчезновение паровой пленки на поверхности горячей полосы, в результате чего происходит повторное смачивание полосы. В качестве параметра охлаждения в определенной или определенных таким образом зоне или зонах применяют, по меньшей мере, температуру охлаждающей жидкости, чтобы сохранить или вернуться к охлаждению в паровой пленке на поверхности полосы, появляющейся в результате явления пленочного вскипания охлаждающей жидкости при контакте с горячей полосой. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ защиты стальных отливок от обезуглероживания при термической обработке // 2541253

Изобретение относится к литейному производству. Для повышения качества защиты стальных отливок от обезуглероживания, в частности минимизации толщины обезуглероженного слоя, отливки помещают в контейнер и засыпают их карбюризатором, в качестве которого используют смесь древесного угля и отработанной парафино-стеариновой модельной композиции в соотношении (2,3-2,5):1, а количество карбюризатора составляет 20-25% объема садки. 1 табл., 1 пр.

Способ упрочнения поверхности металлических изделий // 2541325

Изобретение является способом и относится к технологии модификации поверхностных слоев изделий из металлических материалов. Изобретение может быть использовано для модификации поверхности металлообрабатывающего инструмента и деталей машин в инструментальной, сельскохозяйственной, автомобильной, металлургической промышленности и др. Модификация химического состава и структуры поверхностного слоя осуществляется с целью его упрочнения и улучшения других эксплуатационных качеств. Поставленная задача решается путем введения в состав поверхностных слоев изделия легирующих химических элементов и уменьшения размера частиц образующих поверхностный слой при обработке поверхности изделия импульсными потоками плазмы с одновременным воздействием на поверхность импульсов электрического тока акустических колебаний и магнитного поля. Для оптимизации процесса обработки обрабатываемая поверхность управляемым способом подключается к электрической сети анодом или катодом. Управление полярностью подключения осуществляется при введении в состав плазмообразующей среды горючей газовой смеси. 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 7 ил.

Способ термической обработки режущего инструмента из быстрорежущих сталей // 2543027

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для термической обработки режущего инструмента, например протяжек небольшого диаметра, метчиков и других мелких инструментов. Для повышения прочности, вязкости и незначительного снижения красностойкости, например, с умеренными, при эксплуатации инструмента, скоростями резания, инструмент получают из прутка диаметром 25 мм и менее, осуществляют предварительный подогрев инструмента в соляной ванне, затем окончательный нагрев в хлорбариевой ванне до температуры, на 30-50°C ниже обычной температуры нагрева под закалку, охлаждение с обеспечением балла зерна не крупнее 12, многократный отпуск с обеспечением твердости не ниже 56 HRC и незначительного понижения красностойкости. 2пр.

Способ упрочнения резьбы // 2545473

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к технологии упрочнения резьбовых изделий с трапецеидальной резьбой, и может быть использовано для упрочнения резьбы в изделиях, работающих при повышенных нагрузках. Для обеспечения упрочнения трепецеидальной резьбы, повышения производительности и качества процесса осуществляют нагрев участка резьбы с помощью источника нагрева в виде лазера, формирование пятна лазерного луча на дне резьбовой канавки по ее центру, перемещение лазерного луча относительно продольной оси при вращении изделия при величине перемещения лазерного луча, равной величине шага резьбы за один оборот вращения, при этом формирование пятна лазерного луча осуществляют сканирующим лазерным лучом с частотой его сканирования 200÷600 Гц вдоль оси вращения и амплитуде сканирования, равной 0,6÷0,8 шага резьбы. 1 ил.