Способ создания комбинированного металлокерамического диффузионного поверхностного слоя при производстве деталей и изделий, обладающих уникальными износными и эксплуатационными свойствами полученные методом термохимического синтеза


 

C21D1/20 - 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 2560800:

Черноскутов Юрий Николаевич (RU)
Костюченко Анатолий Витальевич (RU)

Изобретение относится к области термической обработки стальных деталей. Для обеспечения стойкости, надежности деталей и получения заданных механических свойств осуществляют изотермическую закалку деталей в закалочной среде на водной основе, содержащей частицы размолотых фракций солей минералов с одновременным образованием на поверхности стальной детали керамического диффузионного слоя путем адиабатного изменения кристаллической решетки и структуры стали за счет реакции замещения атомов железа атомами магния и упомянутыми частицами минералов, обладающих способностью диффундировать в поверхностный слой стальной детали. Используемый раствор не агрессивен и не представляет опасности для человека и окружающей среды. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к термической обработке деталей и области нанесения упрочняющих покрытий.

Предлагаемое изобретение относится к способу создания комбинированного метода получения комплексных свойств изделием в результате двойного одновременного воздействия на объемную кристаллическую структуру детали и поверхностный слой вследствие термического и химического воздействия на металл термозакалочного синтезирующего раствора.

Известны способы создания металлокерамических покрытий методом замещения атомов Fe на атомы Mg, отраженные в патентах №, №2043393, 2127299, 2131451, 2179270, 2338776 и др.

В данных способах процесс замещения (серпентизации) осуществляется посредством трения между обрабатываемыми поверхностями или используется для внедрения в кристаллические узлы атомов магния с использованием эффекта хлоритов (при наложении давления на микрочастицы хлоритов происходят микровзрывы и полученная температура используется для внедрения атомов при замещении).

Однако многие указанные способы не обеспечивают надежного гарантированного прочносвязанного с металлом покрытия из-за нестабильности протекания реакции замещения, а также наличия значительных неоднородностей кристаллической структуры обрабатываемых деталей, невозможности проведения глубокой диффузии из-за отсутствия достаточного энергетического воздействия на структуру исходного материала, сложности процессов дозирования трибосмеси и их концентрации.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение максимально однородной структуры изделия и получение высоких физических характеристик по всему объему детали.

Для достижения технического результата проводят обработку стальных деталей. Способ обработки стальных деталей включает погружение деталей в закалочную среду, содержащую частицы размолотых фракций солей и минералов, изотермическую закалку с одновременным образованием на поверхности стальной детали керамического диффузионного слоя путем адиабатного изменения кристаллической решетки и структуры стали за счет реакции замещения атомов железа атомами магния и упомянутыми частицами минералов, обладающих способностью диффундировать в поверхностный слой стальной детали, при этом используют частицы, размеры которых составляют 0,001-0,009 мкм и создают диффузионный слой глубиной 1,5 мм.

Процесс изотермической закалки и адиабатного изменения структуры стальной детали осуществляют в термозакалочном растворе при воздействии высоких температур с образованием на поверхности деталей термического изоляционного слоя, посредством которого и протекает процесс изотермической закалки и адиабатного изменения структуры изоляционного объема, а также регулируется скорость охлаждения .

Температура использования ТЗР находится в пределах 750-1200°C;

- одновременно с процессом закалки и рекристаллизации протекает и процесс замещения атомов металлов, используя в качестве рабочей среды синтеза термозакалочного раствора, в состав которого вводятся триботехнические минеральные смеси, а также используется тепло процесса закалки для облегчения прохождения реакции замещения и улучшения качества металлокерамического слоя и глубины его внедрения, т.е. качества поверхностной кристаллической решетки, обладающей свойствами металлокерамики;

- образование термического изоляционного слоя на поверхности детали происходит равномерно по всей ее поверхности из-за полного погружения детали в раствор, что способствует равномерному распределению трибосмеси по всей поверхности детали, а также образованию диффузионного металлокерамического слоя;

- триботехнические смеси составляются в соответствии с химическим составом сталей или сплавов, необходимых для прохождения реакции замещения при синтезе из размолотых фракций химических солей минералов, осадочных пород, размеры используемых частиц составляют 0,001-0,009 мкм;

- после завершения процессов упрочнения изделия подвергают ультразвуковой или дробеструйной очистке.

Сущность изобретения заключается в создании способа получения изделий с необходимыми заданными свойствами, которые не присущи традиционному машиностроению и металлургии, который позволит реализовывать ранее невыполнимые конструкторские решения, а также позволит создавать материалы и изделия с комплектом новых свойств и возможностей, а именно:

- значительно повысить износостойкость металлов и сплавов;

- повысить твердость поверхности изделий;

- возможность получить разнопрочные зоны деталей;

- получить высокие коррозионные и прочностные свойства изделий;

- создать металлокерамический прокат для нужд судостроения, химической, нефтегазовой промышленности и др.;

- увеличить ресурс машин и механизмов, повысить их долговечность;

- нанести на металл огнеупорные и токонепроводящие слои увеличив срок службы железобетона;

- снизить коэффициент трения деталей до 0,007.

Данное изобретение не ограничивается только указанными выше возможностями применения, а имеет широкие перспективы развития.

Источники информации

1. Патент RU 2179270.

2. Патент RU 2043393.

3. Патент RU 2127299.

4. Патент RU 2131451.

1. Способ обработки стальных деталей, включающий погружение деталей в закалочную среду, содержащую частицы размолотых фракций солей минералов, изотермическую закалку с одновременным образованием на поверхности стальной детали керамического диффузионного слоя путем адиабатного изменения кристаллической решетки и структуры стали за счет реакции замещения атомов железа атомами магния и упомянутыми частицами минералов, обладающих способностью диффундировать в поверхностный слой стальной детали.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют частицы, размеры которых составляют 0,001-0,009 мкм.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что создают диффузионный слой глубиной 1,5 мм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области упрочняющей термической обработки поверхностного слоя изделий. Способ плазменной термической обработки поверхностного слоя изделий включает нагрев рабочей поверхности изделия аргоновой плазменной дугой прямого действия на токе обратной полярности.

Изобретение относится к технологии термической обработки. Для повышения хладостойкости и снижения коробления изделия осуществляют его восстановительный отпуск при температуре 450±10°С с выдержкой от 3 до 7 часов с последующим охлаждением на воздухе, при этом нагрев изделия в диапазоне температур от 100 до 450°С ведут со скоростью до 50°С/час.2 пр., 2 ил. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к термической обработке магнитотвердых сплавов системы железо-хром-кобальт, используемых при производстве постоянных магнитов.
Изобретение относится к термической обработке углеродистых инструментальных сталей. Способ термической обработки включает закалку сталей с температуры 760-780°C и последующее воздействие на них при комнатной температуре пульсирующего дозвукового воздушного потока частотой 1130-2100 Гц и звуковым давлением 120-140 дБ.

Изобретение относится к оборудованию для термообработки кольцеобразной заготовки. Приспособление для поддержки кольцеобразной заготовки для транспортирования и нагрева ее нагревательным устройством содержит центральный узел, вращающийся приводной механизм, расположенный в центральном узле, и опору для заготовки.

Изобретение относится к восстановительной термической обработке узлов водо-водяных энергетических реакторов (ВВЭР) и направлено на повышение ресурса и обеспечение безопасной эксплуатации реакторов ВВЭР-1000.

Изобретение относится к способу термообработки металлического полосового материала для получения полосового материала, имеющего механические свойства, которые различаются по ширине полосы.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам поверхностного упрочнения с получением закалочных структур. Для повышения износостойкости деталей машин из закаливаемых металлов, преимущественно из железоуглеродистых сплавов, и создания на поверхности детали полностью или частично закаленного поверхностного слоя с однородными свойствами по его толщине инструментом в виде резца, имеющим режущую и деформирующую кромки послойно подрезают поверхностный слой детали с сохранением его механической связи с деталью по своей узкой стороне, при этом пластически деформируют подрезанные слои рабочими поверхностями инструмента, после чего подрезанные слои укладывают на деталь деформирующей кромкой инструмента.

Изобретение относится к способам установления возможности термического совмещения различных конструкционных сталей в плакированных изделиях и может найти применение на предприятиях энергетической отрасли, в проектных и научно-исследовательских организациях при проектировании и изготовлении энергетического оборудования.

Изобретение относится к способам термообработки рабочей поверхности головки рельса для упрочнения рабочих поверхностей путем поверхностной электроконтактной термообработки.

Изобретение относится к области обработки черных металлов, в частности к повышению механических свойств конструкционных сталей. Для повышения значений показателей ударной вязкости и пластичности без снижения показателей прочности изделие подвергают закалке и высокому отпуску, а затем осуществляют последующую обработку изделия путем воздействия на него в течение 35 мин пульсирующим газовым потоком со скоростью от 25 до 30 м/с, частотой колебаний от 600 до 1000 Гц и переменным звуковым давлением от 80 до 90 дБ. 1 ил.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к вакуумной термической обработке деталей, и может найти применение в машиностроении общего назначения, приборостроении, самолетостроении и космической технике. Для улучшения качества обрабатываемых деталей при сохранении экологической чистоты процесса, повышения уровня эксплуатационных свойств наиболее нагруженных и дорогостоящих деталей космических аппаратов осуществляют нагрев деталей до температуры закалки 1020÷1060°C в однокамерной вакуумной электропечи, затем их выдерживают при рабочем вакууме 7,5×10-5÷3,75×10-5 мм рт.ст. и быстро охлаждают в печи при подаче чистого газообразного азота под давлением 1100÷6000 бар.

Изобретение относится к технологии упрочнения поверхности стали и может быть использовано при ремонте сельскохозяйственной техники. Способ упрочнения поверхности стальных изделий включает цементацию поверхностного слоя стального изделия с использованием плазмы дугового разряда обратной полярности между электродом из углеродсодержащего материала и упрочняемой поверхностью стального изделия с перемещением электрода вдоль упрочняемой поверхности. Цементацию поверхностного слоя ведут пульсирующей дугой, для чего электроду из углеродсодержащего материала сообщают колебательные движения с частотой колебаний 5-20 Гц, при этом на каждом колебании электрод из углеродсодержащего материала вводят в контакт с упрочняемой поверхностью с продолжительностью контакта 0,02-0,05 с. Предлагаемый способ упрочнения обеспечивает глубину упрочнения слоя 1-3 мм и твердость HRC 55-60. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу обработки малоуглеродистой, комплексно-легированной стали, и может быть использовано для упрочнения труб нефтяного сортамента, например бурильных. Для повышения уровня прочностных свойств в диапазоне групп прочности Д, Е, Л, М, Р по отечественным нормативным документам и/или E, X, G, S по международному стандарту API Spec 5DP/ISO 11961, увеличения производительности процесса, исключения коробления и трещинообразования при охлаждении водой при изготовлении изделий, при термической обработке проводят нагрев под аустенитизацию до температуры Ас3-(Ас3+50)°C, охлаждение водой до температуры не более 280°C по длине трубы, включая высаженные концы, и нагрев под отпуск до температуры не более (Ас1-15)°C.1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, преимущественно к способам радиационного упрочнения поверхностей изделий из твердых сплавов, в частности режущего инструмента из твердых сплавов на основе карбида вольфрама с кобальтовой связкой. Способ упрочнения поверхности режущего инструмента из твердых сплавов на основе карбида вольфрама с кобальтовой связкой включает воздействие на поверхность инструмента потоком электронов. Обеспечивают получение поверхностью инструмента заряда 0,1- 0,8 мK/см2, при этом на поверхность инструмента воздействуют потоком электронов с энергией электронов 0,5-1,5 МэВ в течение не менее 10 с. Повышается износостойкость инструмента и срок его службы. 2 табл.

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения и может быть использовано при подготовке к работе лемехов плугов, лапок культиватора и других рабочих органов почвообрабатывающих машин. Для повышения износостойкости рабочих органов почвообрабатывающих машин лезвия рабочих органов намагничивают катушкой постоянного тока намагничивающего аппарата при соотношении силы тока и количества витков таким образом, что произведение I·W=1000 A-витков. 3 ил.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту. Способ включает расточку бандажа, нагрев бандажа и установку бандажа на колесный центр. После или во время установки бандажа на колесный центр осуществляют акустическую обработку (озвучивание) бандажа и/или колесного центра. Техническая задача: повышение надежности крепления бандажа на колесном центре. 8 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к области термической обработки инструмента. Способ упрочнения разделительного штампа включает лазерную закалку боковых рабочих поверхностей путем оплавления припусков за один проход при перемещении луча лазера по стыку припусков и последующий лазерный отпуск. После лазерной закалки выполняют обработку холодом до температуры окончания мартенситного превращения, а лазерный отпуск выполняют с помощью непрерывного излучения многоканального CO2 лазера на режимах, обеспечивающих нагрев стали в зоне закалки в интервале температур Ac1÷560°C, где Ac1 - критическая температура, при которой в стали начинает формироваться аустенит: мощность лазерного излучения P при выполнении лазерного отпуска в 4÷5 раз меньше, чем при выполнении лазерной закалки, скорость сканирования луча ν и диаметр пятна излучения d на обрабатываемой поверхности для выполнения лазерной закалки и лазерного отпуска одинаковы. 2 ил.

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения выносливости мартенситной нержавеющей стали проводят электрошлаковый переплав, затем охлаждают полученный слиток и осуществляют по меньшей мере один аустенитный термический цикл, состоящий в нагреве слитка выше температуры аустенизации с последующей стадией охлаждения. Во время охлаждения, перед тем, как минимальная температура слитка будет ниже температуры Ms, слиток выдерживают выше температуры Ас3 до начала выполнения последующего аустенитного цикла или выдерживают при температуре выдержки, входящей в пределы «носа» феррито-перлитного превращения, в течение времени выдержки, которое является более длительным, чем период, достаточный для максимально возможного преобразования аустенита в феррито-перлитную структуру в слитке при температуре выдержки, причем слиток выдерживают при температуре выдержки сразу после достижения температуры самой холодной точки слитка температуры выдержки, затем выполняют последний аустенитный термический цикл, включающий нагрев слитка выше Ас3 , за которым следует завершающая стадия охлаждения, причем слиток выдерживают при температуре, входящей в пределы «носа» феррито-перлитного превращения, как указано выше, при этом после завершающего охлаждения слиток не подвергают обработке в аустенитном термическом цикле выше. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно точного, и может быть использовано при подготовке металлических пластин к монтажу электронных компонентов. Устройство терморихтовки металлических пластин содержит плоские опорные плиты с отверстиями, расположенными по контуру, стяжные устройства, закрепленные в отверстиях плоских опорных плит и изготовленные из материала с коэффициентом температурного расширения большим, чем у материала рихтуемых металлических пластин. Плоские опорные плиты изготовлены из материала, обладающего меньшей удельной теплоемкостью, чем материал, из которого изготовлены стяжные устройства. Стяжные устройства выполнены с центральными сквозными отверстиями для принудительной продувки воздуха. Технический результат изобретения заключается в повышении точности терморихтовки металлических пластин. 3 ил.
Наверх