Спосіб зміцнення сталевих деталей

 

Винахід відноситься до машинобудування, зокрема до способів зміцнення і відновлення сталевих деталей у відповідності з характером їх зносу, що працюють в умовах абразивного зношування, і може бути використане при виробництві зміцнених деталей машин та інструменту, що володіють підвищеним ресурсом роботи, у машинобудівній, металургійній, хімічній, будівельній та інших галузях промисловості.

Відомий спосіб зміцнення сталевих деталей, що включає нанесення обмазки, що містить карбід бору, фторид натрію, колчеданний недогарок, основним елементом якого є оксид заліза в кількості 70-75 мас.%, при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: карбід бору - 50-60, фторид натрію - 30-45, колчеданний недогарок - 5-10, сушіння на повітрі до отримання твердої кірки, насичення обмазки при нагріванні деталей в термічній печі з витримкою (Ситкевич М. В., Бєльський Е. І. Суміщені процеси хіміко-термічної обробки з використанням обмазок / М. В. Ситкевич, Е. І. Вельський. - Мінськ: Вишніх. Шк., 1987. - С. 49).

Недоліками вищеописаного способу зміцнення сталевих деталей є низькі екологічність, обумовлена застосуванням колчеданного недогарку, і зносостійкість деталей з уп�бретению по технічній сутності (прототипом) є спосіб зміцнення сталевих деталей, полягає в тому, що на поверхню деталі наносять попередньо розведену у воді до пастоподібного стану обмазку, що містить такі компоненти, мас.%: диборид титану - 20-25, карбід бору - 50-60, дрібнодисперсний графіт - 10-14, бентоніт - 5-7, фторид натрію - 3-5, проводять сушіння на повітрі до отримання твердої кірки, потім здійснюють насичення обмазки при нагріванні деталі від 1050°C до 1150°C протягом 4-6 ч. Потім проводять низький відпуск при температурі 180-200°с протягом 2 год (патент RU 2345175, МПК C23C 12/02, C21D 1/78 (2006.01)).

Недоліками вищеописаного способу є низька стійкість (див. таблицю №№п/п 3, 4), підвищені енерговитрати на процес зміцнення внаслідок необхідності тривалої (протягом 4-6 год) витяги упрочняемой деталі в термічних печах при високих температурах, підвищена ресурсомісткість внаслідок великої витрати насичує середовища.

Завданням винаходу є підвищення стійкості деталей, отриманих за запропонованим способом, а також енергоефективності і зниження ресурсоємності процесу зміцнення.

Поставлена задача вирішується тим, що в способі зміцнення сталевих деталей, що включає нанесення обмазки, що містить диборид титану, карбід бору, фторид натрію, яку пщение з обмазки при нагріванні деталей з витримкою, гарт до температури насичення і низький відпуск при температурі 180-200°с протягом 2 год, згідно винаходу використовують обмазку, додатково містить хлорид амонію, буру, бориди заліза при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: диборид титану - 20-25, карбід бору - 40-60, фторид натрію - 3-7, хлорид амонію - 5-7, бура - 3-8, бориди заліза - 8-20, а насичення обмазки, попередньо розведеною у воді проводять при нагріванні від 850°C до 1150°с протягом 0,5-3,5 год

Як боридів заліза можна використовувати суміш моноборида заліза і гемиборида заліза в співвідношенні 1:8.

Підвищення стійкості зміцнених деталей забезпечується зниженням крихкості внаслідок присутності при насиченні поверхонь сталевих деталей більш високої концентрації легованих боридів заліза і збільшенням товщини одержуваних дифузійних шарів до 75-220 мкм в залежності від хімічного складу сталі, утворених при насиченні з обмазки, що містить диборид титану, карбід бору, фторид натрію, хлорид амонію, буру, бориди заліза.

Зниження енерговитрат на процес зміцнення обумовлено скороченням часу насичення, так як процес зміцнення здійснюється в умовах атмосфери з використанням термічних печей любпроцесса зміцнення досягається за рахунок введення боридів заліза спільно з диборидом титану.

Зміст в обмазці диборида титану в кількості, що становить 20-25 мас.%, є оптимальним, так як при даному вмісті диборида титану утворюються зміцнені шари з найбільш високим ресурсом. При вмісті в обмазці диборида титану в кількості, меншій 20 мас.%, йде переважно насичення бором, що призводить до високої крихкості дифузійного шару, а внаслідок цього - до зниження ресурсу роботи. При вмісті в обмазці диборида титану в кількості, більшій ніж 25 мас.%, у процесі насичення внаслідок низької пластичності обмазка розтріскується, що призводить до окислення поверхні деталі.

Зміст в обмазці карбіду бору у кількості, що становить 40-60 мас.%, є оптимальним, тому що при цьому змісті карбіду бору утворюються дифузійні шари з найбільшою пластичністю і зносостійкістю. Зміст в обмазці карбіду бору в кількості, меншій 40 мас.%, призводить до отримання дифузійних шарів малої товщини і зниження ресурсу зміцнених деталей. При вмісті в обмазці карбіду бору в кількості, більшій 60 мас.%, відбувається переважне насичення бором, що призводить до високої крихкості виходять шарів.

Зміст в обмазці хлориду амонію в колі�ється необхідна активність насичує обмазки, що призводить до формування дифузійних шарів з оптимальними пластичністю і зносостійкістю. При вмісті в обмазці хлориду амонію у кількості, меншій 5 мас.%, внаслідок недостатньої активності суміші можливе отримання дифузійного шару дуже малої товщини або повна його відсутність. При вмісті в обмазці хлориду амонію в кількості, більшій 7 мас.%, внаслідок підвищеної активності суміші можливі прогар обмазки і окислення поверхні деталі, що призводить до зниження стійкості зміцненої деталі.

Зміст в обмазці фториду натрію в кількості, що становить 3-7 мас.%, є оптимальним, так як при даному вмісті фториду натрію забезпечується необхідна активність насичує обмазки, що призводить до формування дифузійних шарів з оптимальними пластичністю і зносостійкістю. При вмісті в обмазці фториду натрію в кількості, меншій 3 мас.%, внаслідок недостатньої активності суміші можливе отримання дифузійного шару дуже малої товщини або повна його відсутність. При вмісті в обмазці фториду натрію в кількості, більшій 7 мас.%, внаслідок підвищеної активності суміші можливі прогар обмазки і окислення поверхні деталі, що призводить�визначається оптимальним в силу того, що вона забезпечує необхідний захист обмазці від атмосфери печі в процесі насичення і запобігає осипання обмазки у процесі насичення. При вмісті в обмазці бури в кількості, меншій 3 мас.% можливий прогар обмазки у процесі насичення. При вмісті в обмазці бури в кількості, більшій 8 мас.%, можливі відколи при відділенні обмазки внаслідок її підвищеної адгезії до поверхні деталі або сповзання обмазки з деталі в процесі насичення.

Зміст в обмазці боридів заліза в кількості, що становить 8-20 мас.%, є оптимальним, так як при утриманні боридів заліза менше 8% зростає витрата насичує середовища, при вмісті боридів заліза більше 20% можливий прогар насичує обмазки, що приводить до шлюбу.

Співвідношення моноборида заліза і гемиборида заліза 1:8 в суміші, що представляє собою бориди заліза, є оптимальним, так як дана суміш зазвичай виходить в процесі її синтезу. Додаткове виділення якогось окремого борида супроводжується значним подорожчанням насичує середовища, що призводить до підвищення ресурсоємності процесу зміцнення.

Температура насичення деталей з обмазки, складова від 850°C до 1150°C, є оптимальною, так кані утворюються, відповідно це призводить до зниження зносостійкості зміцнених деталей, а температура насичення вище 1150°С для більшості сталей призводить до зростання зерна під зміцненим шаром, що, в свою чергу, призводить до зниження ударної в'язкості і пластичності металу під зміцненим шаром і зниження працездатності інструменту.

Тривалість насичення деталей з обмазки, складова 0,5-3,5 год, є оптимальною, так як тривалість процесу насичення менше 0,5 год призводить до недостатньої товщині зміцненого шару, а при тривалості процесу насичення більше 3,5 год спостерігаються зростання зерна і надмірна товщина зміцненого шару, що призводить до підвищення його крихкості і зниження зносостійкості готового виробу.

Запропоноване винахід пояснюється таблицею, в якій наведено результати випробувань на стійкість обрубувальних матриць із сталі У10А.

Спосіб зміцнення деталей з конструкційних та інструментальних сталей здійснюється наступним чином. Попередньо обмазку, що містить диборид титану, карбід бору, хлорид амонію, буру, фторид натрію, хлорид амонію, буру і бориди заліза при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: диборид титану - 20-25, карбід борорида заліза і гемиборида заліза, - 8-20, розводять у воді до пастоподібного стану. При цьому моноборид заліза і гемиборид заліза в суміші можна використовувати в співвідношенні 1:8. Приготовану обмазку наносять на упрочняемую поверхню деталі шаром 0,5-5 мм, після чого сушать на повітрі до отримання твердої кірки. Насичення поверхні деталі з обмазки виробляють в термічній печі при нагріванні деталей від 850°C до 1150°C з витримкою протягом 0,5-3,5 ч. Потім здійснюють загартування безпосередньо з температури насичення і низький відпуск при температурі 180-200°с протягом 2 ч. Обмазку відокремлюють від зміцненої поверхні деталі. При цьому на поверхні деталі утворюється дифузійний шар товщиною 60-70 мкм з мікротвердістю 1920-2700 HV залежно від хімічного складу сталі. При необхідності можлива подальша шліфовка вироби зі зняттям поверхневого шару не більше ніж 5 мкм.

Температура процесу насичення, час витримки при цій температурі залежать від марки сталі, з якої виготовлена деталь, призначення деталі та необхідної товщини дифузійного шару. Охолодну середу для загартування також вибирають залежно від марки сталі.

Винахід ілюструється наступним прикладом.

Як зміцнених деталей использовммония, буру, фторид натрію, хлорид амонію, буру і бориди заліза (див. таблицю №№п/п 5-30), розводили у воді до пастоподібного стану. При температурі 1100°C в термічній печі з вказаної обмазки проводили насичення обрубочной матриці із сталі У10А. Час процесу насичення - 3 ч. Потім були проведені загартування безпосередньо з температури насичення в маслі з температурою 40°C і подальший низький відпустку при 180°C протягом 2 ч. Обмазка була відділена від поверхні деталі. На деталях було отримано рівномірне покриття товщиною 60-72 мкм. Стійкість визначалася за кількістю виштампованних деталей (кількістю знімань).

Також здійснювали процес зміцнення обрубувальних матриць із сталі У10А у відповідності зі способом зміцнення сталевих деталей, обраним в якості аналога (див. таблицю №№п/п 1, 2), і способом зміцнення сталевих деталей, обраним як прототип (див. таблицю №№п/п 3, 4).

Як випливає з наведених у таблиці даних, при насиченні деталей з обмазки з вмістом компонентів за заявленими межами стійкість поверхневих шарів знижується (див. таблицю №№п/п 5-16), спостерігаються прогар обмазки і зневуглецювання деталі (див. таблицю №№п/п 9), утруднення відділення обмазки від дет� або повне руйнування обмазки, а також її сповзання з упрочняемой деталі в процесі насичення (див. таблицю №№п/п 11, 13), зниження товщини зміцненого шару, а отже, стійкості (див. таблицю №п/п 15).

Стійкість матриці у виробничих умовах порівняно зі стійкістю матриці, зміцненої у відповідності зі способом, обраним як прототип, зросла в середньому в 2,02 рази (див. таблицю №№п/п 17-30).

Таким чином, використання запропонованого винаходу дозволяє збільшити стійкість деталей, підсилених у відповідності з запропонованим способом, підвищити енергоефективність, зменшити ресурсомісткість процесу зміцнення. При цьому заявлений спосіб може бути застосований на будь-якому металообробному підприємстві, що має термічні печі, незалежно від принципу їх дії.

Режим роботи обрубувальних матриць із сталі У10А: адгезійний знос, зумовлений наявністю високих питомих контактних тисків.

1. Спосіб зміцнення сталевих деталей, що включає нанесення на поверхню деталі обмазки, що містить диборид титану, карбід бору, фторид натрію, яку попередньо розводять у воді до пастоподібного стану, сушіння на повітрі до отримання твердої кірки, н�C протягом 2 год, відрізняється тим, що використовують обмазку, додатково містить хлорид амонію, буру і бориди заліза при наступному співвідношенні компонентів, мас.%:

диборид титану20-25
карбід бору40-60
фторид натрію3-7
хлорид амонію5-7
бура3-8
бориди заліза8-20,

а насичення обмазки, попередньо розведеної у воді, проводять при нагріванні від 850°C до 1150°С протягом 0,5-3,5 год

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що в якості боридів заліза використовують суміш моноборида заліза і гемиборида заліза в співвідношенні 1:8.



 

Схожі патенти:

Спосіб отримання гетероструктури оксид титану - силицид титану на монокристаллической кремнієвої підкладки, покритої нанокристалічною титанової плівкою

Винахід відноситься до технології одержання напівпровідникових матеріалів і може бути використане при створенні напівпровідникових приладів. Спосіб отримання гетероструктури оксид титану - силицид титану на монокристаллической кремнієвої підкладки, покритої нанокристалічною титанової плівкою, включає проведення фотонної обробки згаданої підкладки випромінюванням ксенонових ламп з діапазоном випромінювання 0,2-1,2 мкм в атмосфері повітря пакетом імпульсів тривалістю 10-2 с протягом 2,0-2,2 с при дозі енергії в інтервалі 220-240 Дж·см-2 для активації реакцій оксидування і силицидобразования при формуванні гетероструктури оксид титану - силицид титану. Забезпечується спрощення технології, значне скорочення часу виготовлення виробу, що містить кремнієву підкладку з гетероструктурой оксид титану - силицид титану і знижується температурна навантаження на кремнієву підкладку. 2 іл., 2 пр.

Спосіб нанесення металокерамічного покриття на сталеву деталь з використанням електричної дуги непрямого дії

Винахід відноситься до хіміко-термічної обробки сталевих деталей і може бути використане для обробки деталей, що працюють в умовах абразивного зносу ударних навантажень, наприклад для культиваторів, дисків, борін і лемешів. Спосіб нанесення металокерамічного покриття на сталеву деталь з використанням електричної дуги непрямого дії включає нанесення на упрочняемую поверхню деталі металокерамічної пасти, нагрівання до плавлення металокерамічної пасти і поверхневого шару деталі електричної дугою непрямої дії, що виникає між графітовими електродами. При нагріванні металокерамічної пасти і поверхневого шару деталі між графітовими електродами і поверхнею деталі створюють різницю потенціалів. Потім деталь з нанесеним металокерамічних покриттям нагрівають до температури гарту, витримують при цій температурі і піддають загартуванню в індустріальному або трансформаторному маслі, після чого проводять відпустку з охолодженням на повітрі. В окремих випадках здійснення винаходу при загартуванню деталь з нанесеним металокерамічних покриттям нагрівають до 830°С і витримують при цій температурі протягом 5 хв. При відпустці де�ня 2 хв. Забезпечується підвищення твердості і зносостійкості деталей за рахунок формування на поверхні деталі зміцненого металокерамічного шару. 2 з.п. ф-ли, 1 іл.

Спосіб нанесення захисного покриття на вироби із сталі або титану

Винахід відноситься до області машинобудування, а саме до хіміко-термічній обробці виробів із сталі або титану, і може бути використане для нанесення захисного покриття на деталі, що працюють в умовах впливу агресивних середовищ, високих температур
Винахід відноситься до зміцнення деталей машин і інструменту з залізовуглецевих сплавів і може бути використане при виробництві деталей машин та інструменту в машинобудівній, металургійній, хімічній, будівельній та інших галузях промисловості, що володіють у 2-10 разів великим ресурсом роботи
Винахід відноситься до галузі металургії, а саме до способів одержання жаростійких хромоалюминидних покриттів, і може бути використано в авіаційному та енергетичному турбинобудівництві
Винахід відноситься до галузі металургії, а саме до способів одержання жаростійких алюминидних покриттів, і може бути використано в авіаційному та енергетичному турбинобудівництві для захисту від високотемпературного окислення внутрішньої порожнини охолоджуваних лопаток турбін з безуглеродистих жароміцних сплавів на основі нікелю

Спосіб борохромирования сталевих виробів

Винахід відноситься до металургії, а саме до хіміко-термічній обробці, і може знайти широке застосування в машинобудуванні

Спосіб боросилицирования сталевих виробів

Винахід відноситься до галузі металургії, а саме до хіміко-термічної обробки металів і сплавів, і може бути використано для підвищення зносо-, жаро - та корозійної стійкості деталей машин на підприємствах металургійної, авіаційної, хімічної, суднобудівної, машинобудівної та інших галузей промисловості

Спосіб термодифузійного зміцнення сталевих деталей

Винахід відноситься до технології термодифузійний обробки виробів, виготовлених переважно з чорних металів і сплавів

Спосіб зміцнення сталевих деталей

Винахід відноситься до хіміко-термічної обробки металів і сплавів і може бути використане для поверхневого зміцнення деталей машин та інструменту, виготовлених із сталей в машинобудівній, металургійній, хімічній, інструментальної та інших галузях промисловості

Стрічка для зміцнення деталей індукційної наплавленням з односторонньою адгезією і спосіб зміцнення деталей наплавленням індукційної

Винахід відноситься до матеріалів для зміцнення деталей індукційної наплавленням і способу зміцнення деталей індукційної наплавленням і може бути використане в області захисту сталевих деталей машин металургійного, гірничорудного, сільськогосподарської, дорожньо-будівельного та іншого обладнання від видів абразивного зношування. Стрічку з односторонньою адгезією наклеюють на упрочняемую поверхню деталі. При цьому стрічка виконана порожнистої з вологонепроникного герметичного неметалічного матеріалу, всередині якого розміщена формотворча решітка з синтетичного матеріалу і рівномірний шар порошкоподібної наплавочного шихти. Здійснюють наплавлення. Винахід дозволяє знизити трудомісткість та підвищити продуктивність процесу нанесення порошкових матеріалів на упрочняемую поверхню. 2 н. п. ф-ли, 3 іл.

Литий кожух з вбудованими трубопроводами

Винахід відноситься до ливарного виробництва. В ливарну форму, що відтворює форму згаданої деталі (1), встановлюють по меншій мірі один трубопровід (4) і заливають легким сплавом. Одну частину трубопроводу (4) перед встановленням його в ливарну форму піддають операції обробки поверхні, що забезпечує створення теплового бар'єру між згаданою частиною трубопроводу (4) і заливається металом. Ливарна форма містить, щонайменше, одну настановну порожнину навколо трубопроводу (4) для отримання утримувача (5) для утримання трубопроводу (4), що тягнеться від згаданої стінки (2, 3) отливаемой деталі (1). Забезпечується отримання оптимізованого по масі кожуха при виготовленні внутрішніх трубопроводів. 5 н. і 3 з.п. ф-ли, 4 іл.

Спосіб індукційного наплавлення

Винахід відноситься до машинобудування і може бути використано для підвищення зносостійкості зовнішніх циліндричних поверхонь виробів. Винаходом вирішується задача оптимізації процесу наплавлення і підвищення триботехнічного характеристик наплавленной поверхні. Спосіб індукційного наплавлення включає установку виробу горизонтально, установку симетрично відносно вертикалі вироби пари пластин, виконаних з графіту, відстань між якими дорівнює задається ширині наплавлюваного шару, а висота - більше висоти згаданого шару. Наносять порцію наплавляемого матеріалу між пластинами. Здійснюють обробку індуктором наплавляемого матеріалу і поверхні виробу до їх спільного розплавлення. Після обробки індуктором і затвердіння розплаву виріб провертають на крок наплавлення, рівний сумі ширини наплавленого шару і товщини пластини. Потім переставляють першу по ходу провертання вироби пластину на місце, яке займала спочатку друга пластина. Наносять між пластинами порцію наплавляемого матеріалу і обробляють його індуктором, а після затвердіння розплаву виріб знову провертають на такий же крок наплавлення і повторюють цикл�лія з наплавленной поверхнею до необхідного діаметра. 3 іл.

Спосіб виробництва литого витрачається електрода

Винахід належить до електрометалургії і може бути використане для електрошлакового переплаву литого витрачається електрода

Спосіб виготовлення гальмівних колодок з облицюванням робочих поверхонь

Винахід відноситься до ливарного виробництва

Спосіб виготовлення металевих деталей

Винахід відноситься до області машинобудування

Гільза циліндра і спосіб її виготовлення

Винахід відноситься до ливарного виробництва, зокрема до виготовлення гільзи, використовуваної в якості закладного елемента при литті блоку циліндрів двигуна

Заставний елемент для лиття, блок циліндрів, спосіб створення покриття на закладному елементі і спосіб виготовлення блоку циліндрів

Винахід відноситься до ливарного виробництва, зокрема до виготовлення гільзи блоку циліндрів двигуна внутрішнього згоряння

Гільза циліндра, блок циліндрів і спосіб виготовлення гільзи циліндра

Винахід відноситься до ливарного виробництва, зокрема до виготовлення гільзи блоку циліндрів двигуна внутрішнього згоряння
Up!