Спосіб термічної і хіміко-термічної обробки сталевих виробів у вакуумі

 

Винахід відноситься до галузі термічної і хіміко-термічної обробки і може бути використане в машинобудуванні та інших галузях промисловості для поверхневого зміцнення деталей машин і ріжучого інструменту з конструкційних складнолегованих і інструментальних сталей, що працюють при високих контактних напругах і в умовах підвищеного зносу.

Відомий спосіб (UA 2058421 С1, МПК С23С 8/36. 20.04.96) азотування деталей з конструкційних легованих сталей, що включає високотемпературне іонне азотування, загартування з температури повного розчинення нітридних фаз, відпустка, чистову механічну обробку і низькотемпературне іонне азотування на глибину не менше глибини деазотированного шару.

Недоліком аналога є складність обладнання і технології, а також необхідність проектування спеціального обладнання.

Відомий спосіб (UA 2127330 С1, МПК С23С 8/26. 10.03.99) термічної обробки для освіти високоміцного аустенітного поверхневого шару в нержавіючих сталях, що включає азотування містить азот газовій атмосфері при 1000-1200°З і подальше охолодження зі швидкістю, що дозволяє уникнути виділення нітриду.

Недоліком анудования.

Найбільш близьким по технічній сутності і досягається ефект до заявляється, є спосіб (UA 2276201 С1, МПК С23С 8/36, С21D 9/30. 09.11.2004) обробки сталевих виробів, що включає азотування в тліючому розряді, для здійснення якого проводять вакуумний нагрівання виробів в плазмі азоту підвищеної щільності, що формується між деталлю і екраном за рахунок створення ефекту порожнистого катода.

Недоліками прототипу є:

- велика ймовірність зневуглецювання поверхні, яка може призвести до різкого збільшення крихкості азотованого шару і його лущення з-за відсутності вуглецевмісних газів в насичуючому середовищі;

- низька швидкість охолодження потоком аргону внаслідок низької теплоємності даного газу, яка може привести до неповної загартуванню або утворення ферито-цементитной суміші;

- відсутність відпустки - як обов'язкової операції для сталевих виробів, загартованих на мартенсит, для повного зняття напруги.

Також необхідно зазначити, що безпосередньо після гарту в зоні високого вмісту азоту (1,5-2,0%) зберігається не перетерпіла мартенситного перетворення γ-фаза, що призводить до зменшення твердості цієї зони. Для отримання повністю мартенситної �оторой спрямовано пропоноване винахід, є підвищення продуктивності процесу азотування і світлої загартування, підвищення контактної довговічності і зносостійкості зміцненого шару, а також розширення функціональних можливостей даного методу за рахунок високотемпературного азотування, поверхневої гарту і подальшого відпустки за один технологічний цикл.

Задача вирішується за рахунок використання способу обробки сталевих виробів, включає азотування і світлу загартування шляхом вакуумного нагріву в плазмі підвищеної щільності, що формується між виробом і екраном за рахунок створення ефекту порожнистого катода, і на відміну від прототипу плазму підвищеної щільності формують з суміші, що містить азот, аргон і ацетилен при наступному співвідношенні компонентів, мас.%:

азот - 50...80,

аргон - 10...25,

ацетилен - 10...25,

при цьому азотування проводять при температурах 700÷850°З, а світлу загартування здійснюють шляхом нагрівання від температури азотування до 900÷1100°З, витримки 15-30 хв і різкого охолодження в потоці гелію зі швидкістю, що перевищує критичну швидкість загартування сталі, після чого здійснюють низький відпустку при 250÷350°С.

Ефект порожнистого катода проявляється в значному підвищенні /p>

Істота винаходу пояснюється кресленням, де зображена схема реалізації способу високотемпературного азотування виробів в тліючому розряді з ефектом порожнистого катода. Схема містить джерело живлення 1, анод 2, катод-деталь 3, екран у вигляді сітки 4, встановлений на певній відстані від катод-деталі 3, пристрій подачі газу для охолодження 5.

Приклад конкретної реалізації способу.

Спосіб здійснюється наступним чином: у вакуумній камері встановлюють оброблювану деталь, наприклад обойму підшипника з легованої конструкційної сталі ШХ15, і екран. Потім в камері створюють робочий тиск дорівнює 100 Па, необхідне для запалення тліючого розряду. В камеру подають суміш газів (N250%-80%, Ar 10%-25%, З2Н210%-25%). З допомогою ефекту порожнистого катода відбувається нагрівання деталі до температури 700÷720°З - предпревращения ферито-цементитной суміші в аустеніт, при цьому відбувається високотемпературне азотування протягом 1-3 годин, потім здійснюють нагрів під світлу гартування від температури азотування до 900÷1100°З, витримку 15÷30 хв і різке охолодження в потоці гелію зі швидкістю Vд.=300 град/с, що забезпечує отримання структури мартенсіту у п�;300°С.

Всі процеси проходять за один технологічний цикл, в одній камері і в одній атмосфері. Використання даного способу дозволить максимально знизити допоміжний час, що витрачається на підготовчі операції, які пов'язані з використанням різного обладнання та оснащення.

Азотування, поєднане з загартуванням і відпусткою, забезпечить отримання високої твердості, межі витривалості, опору контактної втоми, зносостійкості і опору корозії. Даний спосіб обробки дозволить значно підвищити довговічність деталей і різального інструменту.

Використання ефекту порожнистого катода дозволить забезпечити рівномірність нагріву поверхні деталі до необхідної температури, збільшити термічний ккд нагріву, зменшити енерговитрати.

Необхідно відзначити наступні переваги заявленого способу: висока технологічність процесу, можливість проведення термічної обробки відсутність дорогих захисних або гартівних середовищах (різні масла, розчини солей), екологічна чистота процесу за рахунок відсутності шкідливих виробничих викидів в атмосферу, можливість регулювання параметрів обробки в широкому інтервалі режимо�відсутність гартівних дефектів, а також простота схеми обробки, що не вимагає проектування спеціальних пристосувань, і порівняно невисока вартість обладнання.

Спосіб обробки сталевих виробів, що включає азотування і світлу загартування шляхом вакуумного нагріву в плазмі підвищеної щільності, що формується між виробом і екраном за рахунок створення ефекту порожнистого катода, який відрізняється тим, що плазму підвищеної щільності формують з суміші, що містить азот, аргон і ацетилен при наступному співвідношенні компонентів, мас.%:

азот50-80
аргон10-25
ацетилен10-25

при цьому азотування проводять при температурах 700-850°З, а світлу загартування здійснюють шляхом нагрівання від температури азотування до 900-1100°З, витримки 15-30 хв і різкого охолодження в потоці гелію зі швидкістю, що перевищує критичну швидкість загартування сталі, після чого здійснюють низький відпустку при 250-350°С.



 

Схожі патенти:

Спосіб азотування виробів в тліючому розряді з ефектом порожнистого катода

Винахід відноситься до області хіміко-термічної обробки і може бути використане в машинобудуванні та інших галузях промисловості для високотемпературного азотування сталевих деталей машин
Винахід відноситься до хіміко-термічної обробки металів і сплавів і може бути використане для зміцнення поверхні робочих органів технологічного обладнання харчових виробництв транспортної та споживчої тари для пакування харчових продуктів

Спосіб виготовлення тонких, важкорозчинних покриттів (варіанти)

Винахід відноситься до способів виготовлення стабільних поверхневих покриттів за рахунок катодного розпилення, напилення, осадження з ванних або MOCVD і може знайти застосування при захисті та модифікації поверхонь, у тому числі з прихованими структурами, а також при нанесенні функціональних шарів, зокрема, в геліотехніці і техніці матеріалів

Спосіб обробки сталевих виробів

Винахід відноситься до металургії, а саме до хіміко-термічній обробці, і може бути використане для поверхневого зміцнення виробів і підвищення їх експлуатаційної стійкості

Спосіб комбінованого борирования вуглецевої сталі

Винахід відноситься до металургії, зокрема до хіміко-термічній обробці, і може бути використане в машинобудуванні для поверхневого зміцнення деталей машин, виготовлених з вуглецевої сталі

Спосіб зміцнення різального і формотворчого інструменту з теплостійких хромистих сталей

Винахід відноситься до галузі металургії, зокрема до хіміко-термічної обробки деталей і інструментів, і може знайти застосування в машинобудуванні, інструментальної промисловості

Спосіб виготовлення сталевих деталей

Винахід відноситься до енергозберігаючих способів виготовлення деталей з вуглецевих і легованих сталей з високою експлуатаційною стійкістю до корозії та зносу, і може бути використано в аграрній, металургійній, машинобудівній та інших галузях промисловості при металообробці

Спосіб обробки сталевих деталей нафтогазовидобувного обладнання

Винахід відноситься до області хіміко-термічної обробки сталевих деталей, зокрема нафтогазовидобувного обладнання, і може бути використано для підвищення стійкості сталевих деталей проти втомного руйнування, корозії і зносу в паливно-енергетичній, металургійній і машинобудівній галузях промисловості при металообробці

Спосіб хіміко-термічної обробки сталевих виробів

Винахід відноситься до хіміко-термічної обробки сталевих виробів, а саме до способів отримання зносо-і корозійностійких покриттів на поверхні сталевих виробів, переважно стволів гармат

Спосіб обробки металевих виробів

Винахід відноситься до області вакуумно-дугового обробки металевих виробів перед нанесенням покриттів і може бути використане в металургії, машинобудуванні та інших галузях

Триодний спосіб катодно-плазмового азотування деталей з отворами

Винахід відноситься до хіміко-термічної обробки, зокрема до іонному азотуванню

Спосіб азотування виробів в тліючому розряді з ефектом порожнистого катода

Винахід відноситься до області хіміко-термічної обробки і може бути використане в машинобудуванні та інших галузях промисловості для високотемпературного азотування сталевих деталей машин

Спосіб електронно-іонного азотування великогабаритних виробів в низькотемпературній газорозрядної плазми і пристрій для його здійснення

Винахід відноситься до машинобудування і може бути використане при іонно-плазмової обробки

Пристрій для обробки внутрішньої поверхні труби

Винахід відноситься до галузі металургії, зокрема до хіміко-термічної обробки в тліючому розряді, і може бути використане в машинобудуванні

Спосіб катодного розпилення

Винахід відноситься до машинобудування

Спосіб зміцнення металорізального інструменту

Винахід відноситься до металургії, зокрема до способу поверхневого зміцнення металообробного інструменту

Спосіб азотування виробів в тліючому розряді

Винахід відноситься до машинобудування і може бути використане для азотування виробів в електронній та інших галузях промисловості
Up!