Способ упрочнения стальных деталей

 

1. СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ, включающий насыщение леги ующим элементом из легкоплавкого расплава при температуре насьпценкя, отличающийся тем, что, с целью увеличения долговечности деталей после насыщения производят высокотемпературный вакуумный отжиг и нормализацию. 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что насьщение осуществляют никелем из расплава свинца , содержащего 3% никеля. (Л с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

FO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3701777/22-02 (22) 17.02.84 (46) 15.09.85. Бюл. У 34 (72) Ж.М.Бледнова и М.И.Чаевский (71) Краснодарский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 621.785.79 (088.8) (56) Шатинский В.Ф. и др. Получение диффузионных покрытий в среде легкоплавких металлов. Киев.: Наукова думка, 1976, с. 119-146.

Авторское свидетельство СССР

У 644869, кл. С 23 С 17/00, 1977.

„„SU, 1178777 A (5Ц4 С 21 Э 1/78, С 23 Р 17/00 (54) (57) 1. СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ СТАЛЬ-.

Hb1X ДЕТАЛЕЙ, включающий насыщение легирующим элементом из легкоплавкого расплава при температуре насыщения, отличающийся тем, что, с целью увеличения долговечности деталей после насыщения производят высокотемпературный вакуумный отжиг и нормализацию.

2, Способ по п.1, о т.л и ч а ю— шийся тем, что насыщение осу ществляют никелем из расплава свинца, содержащего 3% никеля.

) 11787

Изобретение относится к металлургии, в частности к получению защитных диффузионных покрытий на стальных деталях, работающих при циклических нагрузках в условиях малоцикловой или многоцикловой усталости на воздухе и в агрессивных средах.

Цель изобретения — увеличение долговечности стальных деталей.

Для осуществления предлагаемого 10 способа производят насьпцение легирующим элементом из легкоплавкого расплава при температуре насьпцения, затем высокотемпературный вакуумный отжиг и нормализацию. t5

Высокотемпературный вакуумный отжиг обеспечивает удаление свинца по границам зерен из диффузионного слоя, Нормализация необходима для измельчения зерна, так как предшествующие 2п операции диффузионного насьпцения и отжиг — высокотемпературные, приводящие к росту зерна и разупрочнению стальных изделий ° Режим нормализации впбирается в зависимости от марки стали.

Пример 1. Образец из листовой нормализованной стали 55 сечени"м

S ° 8 мм подвергается химико-термической обработке в ванне с расплавленным З0 свинцом, в котором растворено 37. массы никеля в течение 20 ч при 105СГС.После этого для испарения свинца из диффузионного слоя производят высокотемпературный дифйузионный отжиг, для чего деталь помещают в вакуумную печь при разрежении 10 мм рт.ст. и выдер3 живают при 1050 С в течение 1 ч.После высокотемпературного вакуумного диффузионного отжига производят нормали- 40 зацию. Готовый образец устанавливается на машину и деформируется при симметричном циклическом изгибе на воздухе с частотой 7 цикл/мин при максимальном напряжении цикла 350 МПа в течение

30000 циклов. Число циклов 30000 является заданной долговечностью для данного образца, так как при этом величина раскрытия трещины не превышает 20 мкм и ее можно залечить, при большем раскрытии трещин она не залечивается. Далее образец снимают и залечивают трещину, применяя снова указанный вьш1е способ химико-термической обработки стали. Восстановленный образец устанавливают на машину и циклически деформируют на воздухе при тех же режимах в течение 30000 циклов, 77 2 после чего образец снимают и вновь подвергают аналогичной химико-термической обработке. Процесс восстановления можно повторить многократно.

Аналогичный образец с покрытием согласно прототипу (без вакуумного отжига и нормализации), испытанный при тех же режимах, что и образец в примере 1, исчерпал свою долговечность при 2100 циклах.

Пример 2. Плоский образец из

Р листовой нормализованной стали сечением 5 ° 8 мм подвергают аналогичной примеру 1 химико-термической обработ-. ке и симметричному циклическому изгибу с частотой 7 цикл/мин при амплитуде напряжения 330 МПа в 37-ном водном растворе NaC 1. В этих условиях он разрушается в интервале 28-28 тыс. циклов, поэтому образец снимается с машины после обработки 22000 циклов и подвергается снова химико-термической обработке для залечивания дефектов. Восстановленный образец вновь устанавливают на машину и циклически деформируют в том же режиме в ЗЖ-ном водном растворе NaC1. После 22000 циклов его снимают и снова подвергают вьппеуказанной химико-термической обработке. Аналогичный образец с покрытием согласно прототипу, испытанный при режимах, аналогичных примеру

2, исчерпал свою долговечность при

12000 циклах.

Пример 3. Плоский образец .из листовой нормализованной стали 45 сечением 80 3 мм, имеющий в средней " части пропил шириной О, 16 мм и длиной 7,8 мм (имитатор трещины) подвергается аналогичной примеру 1 химикотермической обработке, после чего

его ставят в испытатепьную машину и испытывают при пульсационном растягивающем напряжении 510 МПа с частотой 2 цикла в минуту. Рост трещины наблюдается после 5000 циклов, образцы сразу снимают и подвергают повторной химико-термической обработке предлагаемым способом, после чего на восстановленном образце в последующие

5000 циклов нагружения трещины не развивается. Аналогичный образец с покрытием согласно прототипу выдерживает 500 циклов.

Пример 4. Стандартный цилиндрический образец нз нормализованной стапи 45, прошедший указанную химикотермическую обработку, подвергается

1178777

Составитель P.Êëûêîâà

Редактор С.Лисина Техред M.Íàäü Корректор Л.Пилипенко

Заказ 5611/23 Тираж 553 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 циклическому изгибу с вращением в

37.-ном водном растворе NaC1 при частоте 3000 цикл/мин при максимальной амплитуде напряжения 200 MIIa. После

6 ° 10 циклов образец снимают и подвергают указанной химико-термической обработке, после чего его опять ставят ! ,на машину,и он в тех же условиях ра6 ботает 4 10 циклов без образования трещины. Аналогичный образец с химико-1О термической обработкой согласно прототипу выдерживает 5 ° 10 циклов до

5 образования трещины.

Пример 5. Стандартный цилиндрический образец из нормализованной 15 стали 45, прошедший предлагаемую химико-термическую обработку, подвергается циклическому изгибу с вращением при частоте нагружения 3000 цикл/мин и максимальной амплитуде 200 МПа в 20

40Х-ном водном растворе NaOH. После

4 ° 10 циклов образец снимают и повторно подвергают предлагаемой химикотермической обработке, после чего он при тех же режимах работает 4 ° 10 циклов без образования трещины. Образец с покрытием согласно прототипу, испытанный в тех же условиях дает образование трещины при 5 е10 циклах.

Срок службы в условиях малоцикловой усталости в результате покрытия согласно предлагаемому способу возрастает в 14-18 раз, а в условиях многоцикловой усталости — в 8-10 раз без учета повторного восстановления детали. Наиболее полный экономический эффект предлагаемого способа по сравнению с прототипом может быть получен при применении его с учетом повторного восстановления эксплуатационных свойств детали. Предлагаемый способ особенно перспективен для деталей, работающих при высоких температурах.