Способ цементации стальных изделий

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке сталей, а именно к цементации стальных изделий, преимущественно режущего инструмента в машиностроительной и инструментальной отраслях промышленности для упрочнения металлообрабатывающего инструмента из низкоуглеродисты быстрорежужих сталей. Цель - повышение эксплуатационной стойкости инструмента за счет формирования специальных карбидов с пластиночно-стержневой формой. Способ включает окисление при 450...550°С в течение 0,5 ч, нагрев в защитной атмосфере до температуры цементации и цементацию при 1050...1240°С. Способ позволяет повысить эксплуатационную стойкость инструмента в 1,8 - 1,9 раза, что обусловлено формированием пластиночно-стержневых специальных карбидов. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (0 (51)5 С 23 С 8/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4438074/02 (22) 08.06.SS (46) 30.07.91. Бюл. гв 28 (71) Днепропетровский металлургический институт (72) В.И.Мовчан, А.С.Ковзель, Л.Г.Педан, В.И.Иваница. В.В.Владимирова и А.Л.СтеА3НОВ (53) 621.793.669.586.5(088.8) (56) Аналитический обзор ЦНИИИНформация bk 1966 Л.Н.Мальцева и А.ФЛаменова.

Совершенствование процессов химико-термической обработки деталей машин. М., 1978, с. 29. (54) СПОСОБ ЦЕМЕНТАЦИИ СТАЛЬНЫХ

ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработИзобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к цементации стальных изделий, преимущественно режущего инструмента, и может быть использовано в машиностроительной и инструментальной отраслях промышленности при упрочнении металлообрабатывающего инструмента из низкоуглеродистых быстрорежущих сталей.

Цель — повышение эксплуатационной стойкости инструмента за счет формирования специальных карбидов с пластиночностержневой формой, Способ включает окисление при 450550 С в течение 0,5 ч, нагрев в защитной атмосфере до температуры цементаций и цементацию при 1050...1240 С. ке сталей, а именно к цементации стальных изделий, преимущественно режущего инструмента в машиностроительной и инструментальной отраслях промышленности для упрочнения металлообрабатывающего инструмента из низкоуглеродистых быстрорежущих сталей, Цель — повышение эксплуатационной стойкости инструмента за счет. формирования специальных карбидов с пластиночно-стержневой формой.

Способ включает окисление при 450...5500С в течение 0,5 ч, нагрев в защитной атмосфере до температуры цементации и цементацию при 1050...1240 С, Способ позволяет повысить эксплуатационную стойкость инструмента в 1,8 — 1,9 раза, что обусловлено формированием пластиночно-стержневых специальных карбидов. 1 табл.

Данная последовательность технологических операций обеспечивает формирование в науглероженном слое низкоуглеродистых быстрорежущих сталей принципиально нового морфологического вида специальных карбидов с пластиночностержневой формой, имеющих, по отношению к инструменту, радиальную ориентацию. Инструмент, изготовленный из стали, в структуре которой образуются пластиночно-стержневые колонии, отличается значительным повышением эксплуатационных характеристик. После образования на поверхности заготовок инструмента окисной пленки далее нагрев до температуры цементации 1050-1240 C необходимо проводить в защитной атмосфере. Процесс

1666573,образования пластиночно-стержневых специальных карбидов носит зародышевый характер.

В связи с этим важно, чтобы науглероживание начиналось сразу и продолжалось в стационарных условиях по температуре и углеродному потенциалу. Этим условиям и отвечает предварительный нагрев до 10501240 С в защитной атмосфере и цементация при той же температуре с углеродным потенциалом 0,6-1,5$. Сохранив окисную, пленку до 1050-1420 С и создав науглероживающую среду, на поверхности заготовок повсеместно появляются зародыши пластиночно-стержневых карбидов, которые продолжают расти вглубь изделия, Отклонение от стационарных условий роста приводит к прекращению роста карбидов нового морфологического вида и образованию глобулярных выделений специальных карбидов. Нагрев ниже 1050 С не приводит к об, разованию карбидов пластиночно-стержневой формы при последующей цементации, Выделяются специальные карбиды глобулярной формы, Нагрев выше 1240 С с последующим науглероживанием характеризуется пересыщением поверхности заготовок инструмента углеродом и ее плавлением.

Для обеспечения стационарных условий зарождения и роста пластиночно-стержневых карбидов цементация должна начинаться и продолжаться при темпеоахчре предварительного нагрева 1050 — 1240 С.

Отличие температур нагрева и цементации приводит к формированию диффузионного слоя с глобулярными специальными карбидами.

При запредельных значениях режимов обработки эксплуатационная стойкость инструмента снижается, Пример. Из горячего сортового проката стали марки 02Р6М5 изготовили заготовки метчиков М12. Сталь имела следующий химический состав, мас.$ . 0,19 С; 6,45

W; 5,0 Мо; 1,39 Ч; 4,26 Cr; 0,30 Nl; 0,28 Si;

0,20 Мп, 0,1 Си; 0,032 Р; 0,022 $; 0,38 Со;

5 0,013 Tl; 0,11 Nb. Заготовки разместили в оснастке и поместили в печь с окислительной атмосферой. После достижения температуры 550 С через реторту печи начали продувать азот и в этих условиях продолжа10 ли нагрев до 1200 С. После стабилизации заданной температуры (1200 С) прекратили продувку азотом и подали в реторту науглероживающий газ, состоящий иэ эндогаза и добавок метана. Был установлен углерод15 ный потенциал 1,27; С, который контролировали и поддерживали с помощью газоанализатора ГИАМ-5М, Процесс цементации вели в течение 3 ч. Завершали обработку закалкой в масло.

20 Результаты исследований в виде количественных и качественных величин сведены в таблицу, Из таблицы следует, что эксплуатационная стойкость инструмента, по сравнению с

25 обработкой по известному способу, повышается в 1,8 — 1,9 раза, что обусловлено формированием пластиночно-стержневых специальных карбидов, 30 Формула изобретения

Способ цементации стальных иэделий, преимущественно режущего инструмента из низкоуглеродистых быстрорежущих сталей, включающий окисление при 450...550 С

35 в течение 0,5 ч и последующую цементацию в атмосфере эндогаза и метана, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости инструмента за счет формирования специальных карби40 дов с пластиночно-стержневой формой, после окисления проводят нагрев в защитной атмосфере до температуры, соответствующей температуре цементации.

1666573

Структура и механические свойства метчиков в зависимости от режимов их обработки т Темпе ратура нагрев в атмо сфере азота, t

ТверМорфология кар

ТемпеСреднее машинное время работы метчиков И12 до зат п » ления, мин

Последовательность технологических операций

Пример дость ратура цемен" тации, С при угле родном потен оиднои цра ы

HRC циале

1,2Х С

56.57

32 ° 0

920

1 Известный способ

Легированный карбид глобу лярной формы

Спец. карбид глобулярный

То же

Пластиночно стержневой спец. карбид

Спец. карбид глобулярньй

То же

Пластиноч ностержневой спец. карбид

Спец. карбид глобулярный

То же

Пластиночно стержневой карбид

Оплавление поверхности

То же

57 58

31 ° О

1000

2 Предлагаемы

Нагрев заготовок в окислительной атмосфере до

450...550 С последующий нагрев в защитной атмосфере

{азот), цемен тация в течение 3 ч, закал ка в масло

1Оос

30,4

60,2

1050

5759

64 -66

1050

1100

38,8

59=60

66-68

35,5

59,6

1200

1200

1240

61 62

40,1

59 61 б667

37,7

62,6

1 240

1240

1260

55 57 Не испытывали

55-. 57 То же

1260

1260

Составитель Н. Сункина

Редактор Е. Зубиетова Техред М.Моргентал Корректор О. Ципле

Заказ 2500 Тираж 571 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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