Способ нанесения порошковых покрытий на поверхность деталей

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу нанесения износостойких покрытий из металлических порошков. Целью изобретения является повышение эксплуатационных свойств деталей и увеличение производительности процесса. Поверхность детали нагревают плазменной азотосодержащей струей до 1300-1350 С и при этой температуре проводят электроконтактное припекание с линейной скоростью ее вращения (10-20) -10 м/с. Давление и скорость истечения плазменной струи соответственно 0,35 10 Н/м и 350 м/с, ток электроконтактного припекания 14 кА, давление прессования порошка 0,5 мН/м. В качестве шихты для нанесения упрочняюшего слоя используют смеси твердосплавных мелкодисперсных порошков. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 В 22 F 7/04

li

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4137943/31-02 (22) 24. 10. 86 (46) 23.07.88. Бюл. У 27 (71) Днепропетровский химико-технологический институт им. Ф.Э. Дзержинского (72) В.Д. Пархоменко, А.И. Чехун»

Н.Ф. Огданский, 1О.Л. Надеждин и М.В. Крыжановский (53) 62!.762.8(088.8) (56) Рыморов Е.В. Способ упрочнения поверхностей электроконтактной наваркой металлического слоя. — Порошковая металлургия. 1971, 1!р 12, с. 85-91.

Дорожкин Н.Н. и др. Новые методы ремонта деталей машин. М.: Урожай, 1980, с. 21-29. (54) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОРОШКОВЫХ ПОКРЫТИЙ НА ПОВЕРХНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ

„„SU„„1411102 А1 (57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу нанесения износостойких покрь1тий из металлических порошков. Целью изобретения является повышение эксплуатационных свойств деталей и увеличение производительности процесса. Поверхность детали нагревают плазменной о азотосодержащей струей до 1300-1350 С и при этой температуре проводят электроконтактное припекание с линейной скоростью ее вращения (10-20) 10 м/с.

-3

Давление и скорость истечения плазменной струи соответственно 0,35 10 Н/м

2 и 350 м/с, ток электроконтактного припекания 14 кА, давление прессова- с иия порошка 0,5 мН/м. В качестве шииты для нанесения упрочняющего слоя используют смеси твердосплавных мелкодисперсных порошков. 1 табл.

1 14 l l 102 2

Изобретение относится к технологии ашиностроения, в частности к обласи получения покрытий из металлических порошков, и может быть использовано при упрочнении рабочих поверхностей быстроизнашивающихся деталей горного и нефтяного оборудования.

Цель изобретения — повышение экспйутационных свойств и увеличение 10 п!роизводительности процесса.

Способ осуществляют следующим образом, Поверхность детали из малоуглерод стой стали обрабатывают плазменной 15 а отосодержащей струей с последующим э ектроконтактным припеканием порошк вого слоя, проводимым непосредст-. в нно в нагретой до 1300-1350 С после в эдействия плазменной струи зоне, 20 и и этом плазменную струю получают в

-э ектродуговом плазмотроне косвенноrP действия при токе дуги 350-400 А, линейной скорости вращения детали

:(0-20) ° 10 м/с, давлении и скорости и течения плазмообразующего газа а ота соответственно (0,35-0,4) х х 0 Н/м и 300-350 м/с. Высокая

2 э ергетическая эффективность плазм трона обеспечивает достаточно быст- 30 р и нагрев поверхностного слоя металл со скоростями 800-1200 грац/c.

П и этом создаются высокие градиенты т мператур в этом слое, что в значит льной степени активизирует процесс д ффузии атомов и ионов азота вглубь металла, наличие которых при высоких температурах плазменной струк (7-12)«

«10 K подтверждается термодинамичес кйми расчетами и спектроскопическими,щ иСследованиями. ,При этом вследствие высокой скорОсти нагрева и малой его длительности зерно;аустенита не успевает вырас— ти в той мере, как это имеет место п1)и более медленном нагреве„ и к моменту охлаждения образуется измель.чЕнный аустенит, имеющий повышенную плотность дефектов. В результате мартЕнситных превращений внутри каждого .I 0 аустенитного зерна образуются кристаллы Ы-мартенсита, размер которых примерно на порядок меньше размера исхОдного зерна аустенита. За .счет диффузионного насыщения поверхностнбго слоя металла атомами азота в

o(-мартенсите образуются мелкодисперсные нитриды и в меньшем количестве карбонитриды железа и легирующих элементов типа Мз {С,11). Нитриды адсорбируют на поверхности детали, под действием ионной бомбардировки разлагаются с получением низших нитридов железа и а -раствора, а азот, полученный при распаде, диффундирует в поверхностный слой металла, образуя зону аэотирования с получением азотистого мартенсита и нитридов по границам зерен. Кроме того, азотирование поверхностного слоя детали создает благоприятные остаточные напряжения сжатия.

Мощность плазменной струи и скорость ее перемещения относительно упрочняемой поверхности выбраны таким образом, -что последующее непосредственное электроконтактное припекание мелкодисперсной твердосплавной шихты, соцержащей карбиды Сг, Ге и М, производится в зоне, имеющей 1300О

150 С. Технологию электроконтактно" го припекания можно рассматривать как процессы рекристаллизации, спекания, сварки B микроконтактах в TBFp дой и жидкой фазах в результате разогрева теплом, выделившимся на контактном электросопротивлении, и приложенного давления прессования.

При попадании твердосплавного порошка,, содержащего карбиды Сг, Ре и

И, на разогретую qo 1300-1350 С поверхность упрочнения за счет тепла электроконтактного припекания про исходит быстрое подплавление поверхностного слоя металла, части порошка с образованием высоколегированного о{, раствора, а также, погружение вышележащих слоев порошка без подплавления и армирование грагичного слоя зернами твердой карбидной фазы.

В зоне контакта основного металла, содержащего высокоазотистые фазы у

7 и (J, и высоколегированного карбидосодержащего материала покрытиям создаются условия для образования карбонитридных фаз типа М 2-. (С,N) », : 1 (С,М).

Припекаемый слой покрытия представляет собой скопления и рвичных карбидов, высоколегированный раствор

Cr,M в Ы- и у-железе — аустенитомарTPHCHT.

Под дейсгнием концентрированного источника энергии, каким является плазменная струя„ при существенно неравновесных условиях увеличивается подвижность атомов, приводящая к

3 14 существенному ускорению процессов диффузии в поверхностном слое металла, насыщению азотом,легирующими элементами, образующими сложные химические соединения. Ведение последующего электроконтактного припекания порошкового слоя непосредственно в зоне, имеющей 1300 1350 С, позволяет значительно снизить значение тока и давление, что обеспечивает - ведение процесса без подплавления поверхностного слоя порошка в режиме спеканйя и достаточно для образования на границе поверхности детали — покрытие слоясвязки, содержащего твердые фазы нитридного и карбонитридного классов.

Другим важным фактором является то, что в интервале 470-570 С, при котором происходит превращение аустенита в мартенсит, скорость охлаждения не превышает 30/с, что способствует созданию внутренних напряжений растяжения, которые почти полностью компенсируются напряжениями сжатия, возникающими при азотировании поверхности детали.

Пример. Испытания проводят на образцах из стали 45 и 20 ХНЗМ.

Обработку упрочняемой поверхности проводят струей низкотемпературной аэотосодержащей плазмы, получаемой в электродуговом плазмотроне косвенного действия с непосредственным электроконтактным припеканием слоя из твердосплавных мелкодисперсных порошков в нагретой после воздействия плазменной струи зоне. Для испытания способа упрочнения стальных деталей были выбраны следующие режимы обработки: ток дуги плазмотрона

380 А, линейная скорость вращения детали 15 10 м/с, давление и скорость з истечения плазменной струи соответ .ственно 0,35 -10 Н/м и 350 м/с, ток

Ъ электроконтактного припекания 14 кА, 11102

4 давление прессования порошка 0,5 мН/м.

В качестве шихт для нанесения упрочняющего слоя используют смеси твердо5 сплавных мелкодисперсных порошков следующих сплавов ПГ-С1 (70X) +

ФХ-800 (ЗОЖ), ПГ-CI (60X) + ФХ-800 (207) Ф твердосплавная смесь В 55

В (157) + хлористый алюминий (57).

Характерные режимы ведения процесса упрочнения по известному и предложенному способам приведены в табли» це. Предварительное нанесение нодслоев в известном способе выполнялось электродуговой наплавкой,слоя толщиной 0,2 мм.

Как следует из таблицы, предложен" ное техническое решение позволяет повысить твердость упрочненной по" верхности детали в среднем на 20-23Х, увеличить износостойкость детали на

25-287, прочность сцепления покрытия с основой на 5-8Х, ударную вязкость -на 30-407. и повысить производи25 тельность процесса упрочнения на 45507.

Формула изобретения

Способ нанесения порошковых покрытий на поверхность деталей, включающий подготовку поверхности детали и электроконтактное.припекание слоя порошка с вращением детали, о т л и" ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения эксплуатационных свойств и увеличения производительности про- . цесса, подготовку поверхности проводят путем воздействия плазменной азотосодержащей струи при давлении (0,35-0,4) 10 Н/м и скорости истечения 300-350 м/с, а электроконтактное припекание проводят при температуре поверхности детали 1300-1350 С

4 и вращении ее с линейной скоростью ,(10-20).10 м/с.!

4)!102

Проч рост сцал пеаее

IOl °

Отсосйтсоь рая ат йосостойOII4 е пресс ос сость

0,58 55

I УО йрае» 15 17 . 1с тай

58 Э 017

3,2 510

2 302709

О,57 54 э,г Soo

48Î

$,9 Э O 20

6,2 4 0,23

78, Орйй- 34О 1О 0, З ЭОО 13

ЮФ

0,52

3, 2 490

4,О 56О

Ю

1г о,з зго 13

О,52

6,2 3

7,8 2

0,24

0,52

О.зв

320 13

380 13

65 о,гв

0152 61.

6 л15

O,Э6

3,7 490

4:1 зго

7,1 3 . P,26

7 «о»

410

О,2В

0,52

67: в,о о о,э

0,24

0,5

$8 Э 6 470

9 о

1О

O,55 . 65

0,35

4,0 $60

4,2 570

4,1 $70

0,24

0,25 а,зв, 0,55 зво го

410 20

З20 1О

0,4

0,5$ о,э1

1г

045 360 15 . 055

З,В 49О

0,31

13 0,52

1З С. 4$

o,ý

3,4 48а

3,9 S30 а,гз

0,52 63

0.ЭВ

34О 1Э

350 14

0,26

0,3

15 о,зг

3 6 470, 6 4 3

4 l 550 7 9 2

0,26

16 зво го

340 1О . а,4 зэо

0,53

0.З1

48О

O, 45 . 360

О,55

Э,7

7,З $

6,О 3

6,5 3

О,31

1в 2огнзя

19

340 13 гво 1э0,55 54 о,зг

З,1

450

0,23

0,25

360: 12

400 15

420 га о,зв

3SO 1Э O,зз

3,8

550

7,В

0,ZS

8;I 2

350 15

350 15

О,4

0,55

4,2

570 о,27

О, 55

О,45

6З

Э,7

480

6,9 3

0,31

Составитель А. Серебров

Редактор В. Данко Техред Л.Олийнык Корректор Л. Патай

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Лроектнаят 4

300 14

ЭОО 1З

ЭЗО 1З

350 15

Заказ 3512/ l 2 Тираж 740

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий. l13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

6,4 4

8,2 2

8,l 2

81О 2

7,S Э

6,1 3 з