Дата опубликования описания 151180 (53} УДК 621. 785..53,(088.8) С.С.Кипарисов, Л.И.Клячко, 1Э.В.Левинский, А.М.Уманский,Г.В.Курганов, Л.П.Меркулов, О.С.Мальцев, В.М.Изотов и А.A.Øêóðoâ (72) Авторы изобретения

Московский ордена Трудового Красного Знамени институт тонкой химической технологии им. М.В.Ломоносова и Всесоюзный научно-исследовательский институт тугоплавких леталлов и твердых сплавов (71) Заявители (54 ) СПОСОБ АЗОТИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СПЛАВОВ

ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к химикотермической обработке иэделий из сплавов тугоплавких металлов и может быть использовано при азотировании изделий из сплавов тугоплавких металлов.

Известен способ газового азотирования изделий из титана, при котором насыщение изделий азотом проводят при высокой температуре, затем изделия отжигают в вакууме. Образовавшиеся в процессе азотирования нитриды рассасываются в процессе вакуумного отжига. При этом твердость на поверхности изделия уменьшается, а в цент- l5 ре тела увеличивается (1J .

Наиболее близким к предложенному является способ азотирования с последующим вакуумным отжигом сплава на 20 основе титана ВТ-1. Образцы из сплава ВТ-1 с цилиндрической рабочей частью диаметром 5 мм азотируют в азоте при 950 С в течение 30 ч, затем отжигают в вакууме при 800 С в течео ние 2 ч.

Применяя этот способ к сплаву

Nb 50% вЂ” Ti 30Ъ - И 20%, после азотирования при 1800оС, 5 ч и последующего вакуумного отжига при 1500 С . ЗО

2 ч твердость по всему сечению образца составит Нчз эо = 550 Г2 .

Недостатком известных способов является снижение поверхностной твердости в результате вакуумного отжига. Кроме того, известный способ малоэффективен для двух- и многофазных сплавов, одна или несколько фаз которых в процессе вакуумного отх<ига моГут в значительных количествах терять азот и тем самым понижается твердость иэделий.

Цель изобретения вЂ” повышение поверхностной твердости.

Цель достигается тем, что способ азотирования иэделий иэ сплавов тугоплавких металлов включает нагрев в азоте, отжиг в вакууме и дополнительное азотирование при 800-1500 С.

При этом цикл аэотирование-отжиг в вакууме-аэотирование повторяют

3-4 раза.

При азотировании сплавов на поверхности образуется смесь устойчивых и неустойчивых нитридов или смесь устойчивых нитридов с твердым раствором азота в металле. При последующем вакуумном отжиге азот иэ неустойчивых нитридов или твердых растворов связывается в устойчивые или удаляется в

779440

:газовую фазу. При этом получается

"" смесь твердых нитридных и мягких ме- таллических фаз. При повторном азотировании на поверхности вновь образуется смесь нитридных фаз или нитридов и твердых растворов азота в металле, а устойчивые нитриды образуются на еще большем расстоянии от поверхности. В результате получают изделия с высокой -твердостью на по верхности, высокой прочностью в центре и относительно высокой общей пластичностью.

При многократном повторении циклов азотирование вЂ” вакуумный отжиг азотирование можно добиться такого положения, когда в поверхностных слоях весь легирующий элемент, способный к образованию стойких нитридов, будет связан в нитрид, а в центре образца останется свободная от нитрида зона. Для этого время каждсй о азотирования-следует сократить с тем, чтобы в процессе азотирования азот не достигал контрольной части образца.

Увеличение количества циклов приводит к увеличению различия твердости иа поверхности и в центре образца, !

HD о йбйременно увеличивается стоимость обработки. Оптимальным является использование двух-, трех- или четырех циклов.

Пример 1. Изделия из сплава МЬ 50% вЂ” Ti 30% вЂ” И 20Ъ с твердостью по всему сечению Hv, д= 500 в виде

-Неперетачиваемых пластин для обработки металлов резанием нагревают в азоте при давлении 1 атм со скоростью

1000 град/ч до 1000 С, выдерживают при этой температуре 5 ч, охлаждают до комнатной температуры со скоростью 5000 град/ч, откачивают из рабочего пространства азот до остаточного давления 5.10 мм рт.ст., нагревают изделия со скоростью 1000 град/ч до 1500ОС вылерживают при этой температуре 2 ч, охлаждают со скоростью

5000 град/ч до комнатной температуры, рабочее пространство заполняют азотом до давления 1 атм, нагревают изделия со скоростью 1000 град/ч до

1300 С, выдерживают при этой температуре 2 ч, охлаждают изделие со скоростью 500 град/ч до комнатной температуры.

После такой обработки твердость образцов на поверхности составляет

Hч = 1500 а на глубине 100 мкм от 58î

I поверхности Hvy(gp = 550.

Пример 2. Иэделия из сплава

МЬ 50% вЂ” Т i ЗОВ вЂ” Mo 20% с твердостью по всему сечению Hvg p = 450 в виде неперетачиваемых пластин для обработки металлов резанием нагревают в азоте при давлении 1 атм со скоростью

1000 град/ч до 1700 С, вьйдержйвайт при этой температуре 5 ч, охлаждают со скоростью 5000 град/ч до комнат5

50 ной температуры, откачивают из рабочего пространства азот до остаточного давления 5 10 мм рт,ст., нагревают изделие со скоростью 100 град/ч до

1500 С, выдерживают при этой температуре 2 ч, охлаждают со скоростью

500 град/ч до комнатной температуры, рабочее пространство заполняют азотом до давления 1 атм, нагревают изделие со скоростью 100 град/ч до

1300 С выдерживают при этой температуре 2 ч, охлаждают иэделие со скоростью 500 град/ч до комнатной температуры.

После такой обработки твердость образцов на поверхности составляла

Hv зд= 1400, а на глубине 100 мкм от поверхности Нч ЬО = 500.

Пример 3 ° Изделия из сплава

Nb 50Ъ вЂ” Ti 30% вЂ” Mo 20Ъ с твердостью по всему сечению Hv>i>p= 450 в виде неперетачиваемых пластин для обработки сплавов резанием нагревают в азоте при давлении 1 атм со скоростью

f000 град/ч до 1700 С, выдерживают при этой температуре 1 ч, охлаждают со скоростью 500 град/ч до комнатной температуры, откачивают из рабочего пространства азот до остаточного давления 5 ° 10 мм рт.ст., нагревают изделие со скоростью 1000 град/ч до

1500оС, выдерживают при этой температуре 1 ч, охлаждают со скоростью

5000 град/ч до комнатной температуры, рабочее пространство заполняют азотрм до давления 1 атм., нагревают изделие со скоростью 1000 град/ч до

1500 С, выдерживают при этой температуре 1 ч, охлаждают йзделие со скоростью 5000 град/ч до комнатной температуры, откачивают из рабочего пространства азот до остаточного давления 5 10 мм рт.ст., нагревают иэделие со скоростью 1000 град/ч до 1500оС, выдерживают при этой температуре 1 ч, охлаждают со скоростью

500 град/ч до комнатной температуры, рабочее пространство заполняют азотом до давления 1 атм, нагревают изделие со скоростью 1000 град/ч до

1300 С, выдерживают при этой температуре 1 ч, охлаждают со скоростью

5000 град/ч до комнатной температуры.

После такой. обработки твердость образцов на поверхности составляла

Hv эз 1500, на глубине 100 мкм от поверхности H V g(3! = 4 S 0, Способ можно также использовать при газовом азотировании иэделий из сплавов других тугоплавких металлов.

Использование предлагаемого способа дает возможность повысить работоспособность иэделий иэ тугоплавких металлов и их износостойкость и позволит использовать их взамен традиционных режущих инструментов из дорогостоящих и дефицитных твердых сплавов.

779440

Формула изобретения

Составитель Р.Клыкова

Техред A.Ùåïàíñêàÿ Корректор Е.Папп

Редактор Н. Кешеля

Заказ 7969/38 Тираж 1074 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )Х-35, Раущская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Способ азотирования изделий из сплавов тугоплавких металлов, включающий нагрев в азоте и отжиг в вакууме, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения поверхностной твердости, после отжига иэделие дополнительно азотируют при

800 1500оС

2. Способ по п.1, о т л и ч а ювЂ” шийся тем, что цикл азотированиеотжиг в вакууме вЂ” аэотирование повторяют 3-4 раза.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кипарисов С.С. и др. Азотирование тугоплавких металлов, М., 1972, 2. Титан и его сплавы. Сборник.

М., 1960, вып. 3, с. 172.