Состав для лазерного легирования
Изобретение относится к химико-термической обработке стальных деталей, в частности к лазерному легированию, и может быть использовано в машиностроительной, металлургической и других отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение трещиностойкости упрочненных поверхностей при контактном ударном нагружении. Состав содержит, мас.%: феррохром 28-44 карбид кремния 10 - 20 борный ангидрид 36 - 62. Это позволяет уменьшить количество трещин в 3 - 8 раз, что обеспечивает увеличение срока службы упрочненных деталей. 1 табл.
союз советсиих
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
Щ Д "11")м;
li, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
Г1РИ ГННт СССР (21) 4483843/31-02 (22) 19.09.88 (46) 23.06.90. Бюл. 8Г 23 (71) Брянский институт транспортного машиностроения (72) Ю.В.Колесников, Ю.В.Жостик и И.В.Говоров (53) 621 785.510.6 (088.8) (56) Лахтин Ю.M. и др. Упрочнение поверхности титановых сплавов лазерным легированием. - МИТОМ, 1984, 5, с. 12. (54) COCTAB ДЛЯ ЛАЗЕРНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ (57) Изобретение относится к химикоt
Изобретение относится к области химико-термической обработки стальных деталей, в частности к лазерному легированию, и может быть использовано для поверхностного упрочнения деталей машин и инструментов, в том числе работающих при ударных нагрузках, в машиностроительной, металлургической и других отраслях промышленности.
Целью изобретения является повышение трещиностойкости упрочненных поверхностей при контактном ударном нагружении.
Состав для лазерного легирования, содержащий карбид кремния, дополнительно включает феррохром и борный ангидрид при следующем соотношении компонентов, мас.3:
Феррохром 28-44
Карбид кремния 10-20
Борный ангидрид 36-62
„„80„„157ЗО52 А (g))5 С 23 С 12/00, 26/00
2 термической обработке стальных деталей, в частности к лазерному легированию, и может быть использовано в машиностроительной, металлургической и других отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение трещиностойкости упрочненных поверхностей при контактном ударном нагру" жении. Состав содержит, мас.3: феррохром 28-44, карбид кремния 10-20, борный ангидрид 36-62. Это позволяет уменьшить количество трещин в 3-8 раз, что обеспечивает увеличение срока службы упрочненных деталей. 1 табл.
Компоненты выполняют следующие функции.
Борный ангидрид (В О ) является основным упрочняющим компонентом и представляет собой порошок белого цвета с т.пл. 450-470 С. В условиях лазерной обработки борный ангидрид взаимодействует с железом с образованием боридов и с хромом с образованием боридов хрома, обладающих высокой объемной прочностью и твердостью. феррохром представляет собой мелкодисперсный (C 20 мкм) порошок серого цвета, содержащий 303 Fe и 703
Cr. Железо (Fe) за счет сродства с материалом подложки повышает адгезию покрытия с основой. Хром (Cr), температура плавления которого 1870 С, в процессе лазерной обработки вступает . в реакцию с бором с образованием твер1573052 дых и прочных боридов хрома. Кроме того, хром повышает прочность покрытия. Содержание феррохрома менее 284 недостаточно для образования твердых б ридов хрома и насыщения покрытия хромом. Содержание феррохрома свыше
МФ из-за значительного уменьшения концентрации борного ангидрида снижает прочность покрытия. 10
Карбид кремния .(SiC) вводится в состав в виде мелкозернистого (. 20 мкм) порошка черного цвета и обладает высокой теплостойкостью и не разлагается при лазерной обраб тке, что обуславливает повышение твердости покрытия. Кроме того, карбйд кремния повышает поглощающую способность состава. Увеличение содержания карбида кремния свыше 203 значительно снижает трещиностойкость, а срдержание менее 103 не обеспечивает достаточной твердости покрытия.
Указанные свойства компонентов, вводимых B состав в предлагаемом соотношении, обеспечивают получение при лазерной обработке на поверхности стали упрочненного слоя с высокой трещиностойкостью при контактном ударном нагружении. 30
Пример. Для экспериментальной
Проверки предлагаемого состава подготовлены пять смесей ингредиентов, три
Из которых показывают оптимальные результаты. В качестве объекта исследования используют образцы ф 12 ю 10 мм из стали 45 (НЕС 54...55), торцы которых шлифуют до R = 2,5 мкм. Компоненты состава смешивают, разбавляют
Связующими (20 -ный раствор клея Бф-2 40 в ацетоне) и наносят на торцовую поверхность образцов. Толщина нанесенной обмазки не превышает 120 мкм.
Легирование проводят на лазерной импульсной установке при следующих режимах обработки: энергия 40 Дж, длительность импульса 8 мс, коэффициент перекрытия пятна (4 1,5 мм)
0,4, кратность равна 2.
Исследования трещиностойкости проводят на специальной установке, в которой осуществляется удар свободно падающего индентора с углом при вершине 120, массой 1 кг с различных высот. Материал индентора твердый сплав ВК 8.
В качестве критерия трещиностойкости рассматривают количество трещин, возникающих на поверхности обРазца после удара, и их средняя длина, которые измеряют на микроскопе
ИБС-2. Для определения критериев трещиностойкости при различных энергиях соударения варьируется высота, с которой осуществляется падение индентора °
Одновременно сравнивают остаточные деформации (диаметры отпечатков) °
Микротвердость измеряют на микротвердомере при нагрузке 0,5 Н. Все опыты проводят трехкратно.
В таблице представлены полученные результаты.
Содержание феррохрома в меньшем количестве, чем 284, не оказывает влияния на повышение прочности покрытия и снижения его трещиностойкости, а более 44 снижает твердость покрытия.
Увеличение содержания карбида кремния свыше 203 приводит к значительному снижению трещиностойкости и отслаиванию покрытия, а менее 103 карбида кремния в составе обмазки приводит к значительному снижению твердости.
Результаты, приведенные в таблице,показывают, что использование предлагаемого состава позволяет уменьшить количество трещин в 3-8 раз, что обеспечивает увеличение срока службы упрочненных деталей.
Формула изобретения
Состав для лазерного легирования преимущественно стальных деталей содержащий карбид кремния, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения трещиностойкости упрочненных поверхностей при контактном ударном нагружении, он дополнительно содержит. феррохром и борный ангидрид при следующем соотношении компонентов, мас.4:
Феррохром 28-44
Карбид кремния 10-20
Борный ангидрид )6-62
1573052
I !
l !
l !
1
1 01 л .1 CV (1
1
1
1
K
СС
Э
Z
2
Э
0.
tо 0 е
I
t
I !
1
t !
1
I
l о
Iо
Z
=Т
Э
CL
11
1 о
Ю о
Э
t:
1О
1(Q
У а
IЭ
tII
С
Ш о м
X
1
CL
Э
Ш
1
1
l
l
1
1 О
1 О
l
1
1
I
ГС
IZ;
СХ
Э
CL () 1» о
X
Э
CL
IХ
X с
С о
1о
Z
S ь
1
Ц о
C)
О0
О л о
Э
t:
1о
Щ
X !
-Х л
Ш о
I
I
I
I
1
1
1 CO
1 CA
1 О
I
1
I
1
Х
X яг
К
Х .6
Ц X
Э X ttt аС CL. о Ч1о о
Iо
Z
Э
CL
11
Ц о
Ы о
Ш
1»» л о
Q
t» о о.
1Э
III
С=Г
Itg
У л
Ш о
М а ф
Э Л:
Ш л .О III а 1-с= м о
X O
X !Х
СО !
Л (М
1 о е4
Э
Ш
fg
1о о о
I
Э
Z о
S о
1 X
Х! Щ
1 K о
tII
E о о Ш е
Э
СС о
CJ и л
Ш о
IS
CL
Ш о
CL
IЭ
f5
CL
Ш
C х
Э
ttI
X
ttI
Щ
CL о
К
Х
Ш
СО МСО Х СО 0 tD Ш (V LA.-3 0 Ш
° л л оооо щ
Ц о
1о сМ - - cV
CO iÎ -COCO о вимо (Ч ID O tD СЧ
° е л ° е
GO м л
1 1 I I ооо ю гл со о рро л ° л л л о о
1 1 1 1 1.
1 I I 1 е4 О -4 - 1
СЧ LAW(FtM
СО 1 О е,О 1 л л л л л ооооо
CO CO CO CO 1
° ° ° е °
1- ек ск LA 01
1М 4М еI I 1 I I
LA LA LA - 2
° ° л л л
- OeO OLA C4 01 .О LA
Г iО - (П cV
DCOKN D
Е4 С4 ЕО -Ф LCL
1
u>S оаоа
Э j3 LAN»»- (4 (М
Ш Х
