Способ низкотемпературного азотирования сталей

 

Изобретение относится к упрочнению металлов комбинированным способом с использованием лазера для получения на изделии диффузионного покрытия из обмазки и последующего азотирования и может быть использовано при изготовлении прецизионных деталей, работающих в условиях знакопеременных нагрузок. Целью изобретения является повышение трещиностойкости деталей за счет более глубокого проникновения азота в свободных от легирования участках. В способе, включающем нанесение нитридообразующих элементов в виде обмазки на поверхность стали, обработку лазерным лучом и последующее азотирование, обработку поверхности лазером осуществляют частично при отношении обработанной поверхности к полной площади, равном 0,3-0,6. Применение способа позволяет в 1,5-1,7 раза повысить трещиностойкость деталей. 1 табл.

ООЮЭ ООВВТОКИХ

СОШЧМФ

РЮМУВЛИК

А1

„„SU„„.16119 (ц)5 23 С 8 26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕ ЙЩэСТВУ (21) 462099? /31 "02 (22) 16.12.88 (46) 07.12.90. Бюл. У 45 (72) Ю.И.Лахтин, Я;Д.,Коган, О. В. Чудина, В.Ф. Терентьев, А. Г. Бочвар и Г.Д. Лебедев (53) 621.78.064.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1509420, кл. С 23 С 8/26, 28.09.88. (54) СПОСОБ НИЗКОТЕИПЕРАТУРНОГО А30ТИРОВАНИЯ СТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к упрочнению.металлов комбинированным способом с использованием лазера для получения на иэделии диффузионного покрытия из обмазки и последующего азотирования и может быть использовано при

Изобретение относится к металлургии, а именно к упрочнению металлов комбинированным способом с использованием лазера для получения на изделии диффузиоííoro покрытия из обмазки и последующего азотирования, и может быть использовано при изготовлении прецизионных деталей, работающих в условиях энакопеременных нагрузок.

Целью изобретения является повышение трещиностойкости деталей за счет более гл; бокого проникновения азота в свободных от легиронания участках.

В основе ниэкотемпературного аэотирования, включающем нанесение нитридообраэующих элементов в ниде обмазки на поверхность стали, обработку лазерным лучом и последующее

2 йз го товлении прецизионных де талей, работающих в условиях знакопеременHbIx HaFpóýîê. Целью изобретения является повышение трещиностойкости деталей sa счет более глубокого проникновения азота в свободных от легирования участках. В способе, включающем нанесение нитридообразующих элементов в виде обманки íà поверхность стали, обработку лазерным лучом и последующее азотирование, обработку поверхности лазером осуществляют частично при отношении обработанной поверхности к полной площади, равном 0,3-0,6. Применение способа позволяет в 1,5-1, 7 раза повысить трещиностойкость деталей. 1 табл. азотиронание, обработку поверхности лазером осуществляют частично при отношении обработанной понерхности к полной площади 0,3-0,6.

Неполное заполнение поверхности легированными зонами обусловлено тем, что в участках, свободных от легирования, наблюдается более глубокое проникновение азота, создающего напряжения сжатия на границе зоны ле.— . гирования и матрицы.

Если легиронанны<- эоны нанесены с перекрытием, т.е. отношение обработанной поверхности к полной площади равно 1, комбинированная технология не дает повышения трещиностойкости, так как диффузия азота н таком слое замедляется н несколько раз, что способствует образованию и легированном слое высокоазотистых фаэ с сущест1983

Количество циклов до разрушения

06Р06

К

3 ПОЬЙ

Пример

1 (По иэ20 вестному способу) 2

9000

15200

0,3

0,5

0,6

Таким образом, из таблицы видно, что при коэффициенте заполнения К>

= 0,3-0,6 наблюдается повышение трещиностойкостн в 1,5-1,7 раза по сравнению с известной технологией.

Формула н э о б р е т е н и я

Составитель Н.Рыжов

Редактор Н.Рогулич Техред М.Дидык Корректор Т. Малец

Заказ 3815 Тираж 818 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент",.г.ужгород, ул. Гагарина,101

3 161

1 венными объемными изменениями и образованию значительных остаточных напряжений сжатия, приводящих к хрупкому излому. Кроме того, на нижнем участке гранины эоны легирования и матрицы при лазерной обработке с перекрытием, азотистые фазы практически отсутствуют, что также отрицательно сказывается на характеристиках сопротивления усталостному разрушению.

Если легированные эонь нанесены слишком редко — так, что отношение обработанной поверхности к полйой площади меньше 0,3, то такой способ обработки дает незначительное повышение трещиностойкости, так как "препятствий" в виде упрочненных зон, тормозящих рост магистральной трещины, становится меньше.

Способ осуществляется следующим образом.

На поверхность металла наносится обмазка, содержащая легирующий элемент, толщиной 100-300 мкм, в качестве связующего использовали клей

БФ-2. Затем на поверхность воздействуют лучом лазера непрерывного действия с плотностью мощности q = 1,2«

«10 Вт/см . Причем отношение площади, обработанной лазерным лучом, к полной площади поверхности детали изменяется в пределах 0,3-0,6. После этого снимают остатки обмазки и обезжиривают поверхность в ацетоне, затем загружаю в. контейнер для азотирования. Нагрев ведут до 570 С в атмосфере аммиака, выдерживают при этой температуре в течение 3-5 ч, затем охлаждают с печью.

Способ опробован на образцах из стали 20, легирование осуществляли нэ обмазки, содержащей ванадий.

П р и и е р. Обработку образцов иэ стали 20 по известному способу проводят следующим образом. На поверхность обраэцов наносят обмаэку, содержащую ванадий, толщиной 200 мкм, плотность мощности лазерного излучения в процессе легирования составляет q 1,2"10 Вт/см, коэффициент заполнения легированными зонами

К3 равен 1. т е легированные зоны наносят с перекрытием. Азотирование проводят в атмосфере аммиака при 570 С в течение 3,5 ч. °

Результаты испытаний образцов, обработанных по данной технологии, приведены в таблице.

С по со б низ ко температурно го азо тирования сталей, включаюЩий нанесение нитрндообраэующих элементов в виде обмаэки на поверхность стали, обработку лазерным лучом и последующее аэотирование, о т л и ч а ю° шийся тем, что, с целью повышения трещиностойкости деталей за счет более глубокого проникновения азота в свободных от легирования участках, обработку поверхности лазером осуществляют частично при отношении обработанной поверхности к полной площади О, 3-0,6.