Способ упрочняющей поверхностной обработки деталей

 

СПОСОБ УПРОЧНЯЮЩЕЙ ПОВЕРХ ,НОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ из сталей и сплавов преимущественно с низкой энергией дефектов упаковки,включающий нагрев детали, ее поверхностное пластическое деформирование и охлаждение, .отличающийся тем, что, с целью повышения качества, пластическое деформирование проводят в два зтапа, сначала после нагрева до интервала температур механического двойникования, затем в процессе охлаждения при температурах деформационного мартенситного превращения.

СООЗ СОВЕТСНИХ сОцИАлистичесних

РЕСПУБЛИН (Е (1И

ЗСЮ С 21 Î 8/00; В 21 J 5/00;

В 23 0 9 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ), "

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1Т1Ф (21 ) 3477283/25-27 (22) 28.07.82 (46) 30.11.83.Áþë. 11 44 (72) Ъ .В.Тетюева, Д.А.Каковкин:, Р,Г.Иифтахов и Г.А.Котельников . (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. В.В.Куйбышева (53) 621.73 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

И 794081, кл. С 21 0 8/00, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

11 3071!О,,кл. С 21 0 8/00, 1980 (прототип)., (54) (57) СПОСОБ УПРОЧНЯКЩЕЙ ПОВЕРХ,НОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕИиз сталей и сплавов преимущественно с низкой энергией дефектов упаковки, включающий нагрев детали, ее поверхностное пластическое деформирование и охлаидение, .отличающийся тем, что, с целью повышения качества, пластическое деформирование проводят в два этапа, сначала после нагрева до интервала температур механического двойникования, затем в процессе охлаждения при температурах деформационного мартенситного превращения.

560

4 1057

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам упрочняющей поверхностной обработки, Известен способ упрочняющей обра-: ботки,; заключающийся в пластическом деЛормировании поверхностного слоя fl) .

Однако для способа характерно недостаточное качество упрочняющей об- tO работки.

Известен также способ упрочняющей поверхностной обработки деталей из сплавов н сталей, включающий нагрев детали, ее поверхностное деформиро- t3 ваиие и евиаедеиие (2) .

Для сталей па известному способу в зависимости от уровня требуемых механических свойств иэделия имеется несколько вариантов обработки: нагрев до температуры выше Аг,, деформация, охлаждение; нагрев до температуры относительной. устойчивости аус-тенита ниже АС, деформация, охлаждение; нагрев до температуры выше А,25 деформация, охлаждение до температуры относительной устойчивости аустенита, деформация, охлаждение. В последнем варианте способа деформация может про! изводиться многократно. Стабилизация температуры в процессе деформации способствует повышению эффективности обработки и обеспечивает возможность проведения многократного повторного . деформирования.

Недостатком известного способа является ограниченное применение. В частности, реализация способа на из делиях из сплавов с низкой энергией дефекторв упаковки, склонных к деформацнонному двойникованию и дефор мационному фазовому превращению типа мартенситного, не позволяет использовать полностью механизмы упрочнення.

Цель изобретения — повышение ка- 45 чества упрочнения при поверхностной упрочняющей обработке изделий из сплавов с низкой энергией дефектов упаковки, увеличение износостойкости и усталостной прочности поверхностных объемов иэделия.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу упрочняющей поверхностной обработки, включающему нагрев детали, ее поверхностное плас-55 тическое деформирование и охлаждение пластическую-деформацию проводят s два этапа, сначала после нагрева до интервала температур механического двойникования, затем.в процессе ох-, лаждения при.температурах деформационного мартенситного превращения.

Например, для сплавов кобальта системы Со-С r""Ио-С первый этап проводят при 550-570 С второй — от

i50 до гО0оС.

В основе способа лежит известная зависимость энергии дефектов упаковки (э.д.у.) в металлах и сплавах от температуры.. При относительно высоких температурах, когда э.д.у. велика, пластическая деформация в материале протекает по механизму дислокационного скольжения; Понижение температуры приводит к уменьшению величины э.д.у., что вызывает ограничение поцвижиости дислокаций вследствие увеличения ширины их расщепле ния и одновременно облегчает процесс механического двойникования ввиду снижения энергии двойниковых границ.

В результате развивается процесс механического двойникования при нагружении, вклад которого в общую деформацию вэзрастает с уменьшением температуры. При дальнейшем снижении температуры вследствие максимальновэ уменьшения э.д,у. наряду с двойникованием становится возможным конкурирующий процесс — деформационное фазовое превращение, развивающееся по мартенситному механизму и приводящее б к образованию в структуре материала при деформации новой фазовой составляющей, вследствие чего доля механического двойникования в общей деформации снижается, Действие каждого из отмеченных механизмов деформации в сплавах с ииз кой энергией дефектов упаковки сопровождается специфическими структурными изменениями; соответственна различаются механические свойства металла после деформации при различных температурах. Наличие большого количества мартенситиой фазы обеспечивает высокую прочность, твердость и износостойкость материала, высокая плотность двойников деформации способствует .повышению усталостной прочности.

Применение предлагаемого способа упрочнения позволяет получить после первого этапа обработки наклепанный поверхностный слой с высокой плот ностью двойников деформации, после . второго этапа поверхностный слой с большим содержанием мартенситной фаю

Температура обкатки, С

II этап

Твердость после об1 этап катки

/ 550-570

5400

5500

7500

150-20

150-20

700-730

4300

4200

5300

4800

550-570

6400

4700

1", -o

4000

4100

5100

Составитель В.Карпычев

Редактор Л.Пчелинская Техред А. Ач Корректор Г. Огар

-Заказ 9525/32 Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

3 Ю57 зы. Ввиду того, что первый этап упрочняющей обработки осуществляют

1при более высокой температуре, глубина охватываемого деформацией слоя больше, .чем на втором этапе, В результате после окончания обработки в поверхностных объемах изделия фор- . мируется упрочненный слой сложного строения, состоящий из примыкающей к поверхности прослойки с высоким со- 10 держанием мартенситной фазы и лежащей ниже прослойки с большим количеством двойников деформации. Это обеспечивает сочетание высокой иэноcocToHKocTH H усталостнои прочности 15 изделия. Стабилизация температуры изделия на первом этапе обработки необходима для получения максимальной плотности двойников в поверхностном слое госле деформации. 20

П р н м е р. Проводят поверхностное упрочнение образцов сплава на" кобальтовой основе с низкой энергией дефектов упаковки. Химический состав сплава, вес.X С 0,5, Мо 5,0; Cr 27,525 и Со остальное, Рабочую поверхность образцов сплава прЪ непрерывном враI

Использование предлагаемого способа упрочнения по сравнению с прототипом позволяет. существенно повы45 сить износостойкость, усталостную прочность, надежность и долговечность изделий из сплавов с низкой энергией дефектов упаковки, работающих в ус560 4 щения и индукционном нагреве обкаты." вают роликом с усилием 250 МПа и ско ростью 50 мм/с сначала при 550-570 С, затем при отключенном индукторе, в процессе охлаждения в интервале температур !50-2000С.

Для получения сравнительных данных параллельно проводят упрочнение однотипных образцов по следующим режимам . нагрев, обкатка при 700-730 С, охлаждение до 150оС,.обкатка до полного охлаждения, нагрев, обкатка при

550-5?О С, охлаждение; обкатка при комнатной температуре.

Образцы после упрочнеиия испытывают на износ и термоусталостное разрушение на установке, воспроизводящей условия работы тяжелонагруженного горячедеформирукш!его инструмента.

В качестве критерия износостойкости принято среднее число циклов нагружения образца до износа 1 мм мате. риала. Термоусталоетную прочность оценивают по числу циклов .нагружения до развития трещин на глубину

3 мм от поверхности.

Данные сведены в таблицу.

Износостой- Термоусталостная кость прочность ловиях износа и интенсивного механи, ческого нагружения. В частности для горячедеформирующего инструмента из кобальтовых сплавов системы Со"C г-Ио-С реализация способа обеспечивает повышение долговечности на 3040Х.