Способ поверхностного упрочнения стальных изделий

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам нанесения диффузионных покрытий «а стальные изделия, и может быть использовано в машиностроении для их поверхностного упрочнения . Сущность изобретения, на стальные изделия , преимущественно из инструментальных сталей , наносят легирующую обмазку, после чего их помещают о изолированную камеру и проводят термическую обработку путем подачи детонирующей газовой смеси под давлением, обеспечивающим нагрев пасты и поверхности изделия до температуры плавления. 2 табл., 1 ил.

(19) RU (11) (51) 5 С23С8 70

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5003042/02 (22) 02.07.92 (4B) 30.10.93 Бюл. Йа 39-40 (76) Мушка Валерий Иванович; Седов Владимир

Александрович; Матафонов Александр Кимович (64) СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к способам нанесения диффузионных покрытий на стальные изделия, и может быть использовано в машиностроении для их поверхностного упрочнения. Сущность изобретения: на стальные изделия, преимущественно из инструментальных сталей, наносят легирующую обмазку, после чего их помещают в изолированную камеру и проводят термическую обработку путем подачи детонирующей газовой смеси под давлением, обеспечивающим нагрев пасты и поверхности изделия до температуры плавления. 2 табл, 1 ил.

2001967

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам нанесения покрытий на металлы и сплавы, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения изделий и инструмента из сталей.

Известен способ борирования стальных изделий (1), заключающийся в том, что на изделия наносят слой пасты из материала покрытия, после чего его помещают в печь. где совмещаются процессы закалки и металлизации, затем изделие охлаждают в масле. Продолжительность обработки в печи составляет 1-6 ч, что является серьезным недостатком данного способа.

Известен также способ лазерной химико-термической обработки стальных изделий по а.с. М 1475975, кл, С 23 С 8/70, принятый за прототип.

Согласно этому способу на обрабатываемую поверхность изделия наносят легирующую обмазку и нагревают лучом непрерывного лазера, увеличивая скорость сканирования луча на каждом следующем проходе в и (n — i) раэ, где п — кратность обработки.

Недостатком способа — прототипа является длительность процесса обработки, связанная с необходимостью многократного прохода сканирующим лучом по обрабатываемой поверхности.

Кроме того, известный способ не позволяет одновременно обрабатывать несколько поверхностей, расположенных на различных уровнях; одновременно обрабатывать несколько иэделий со сложной формой поверхности; обрабатывать глубокие пазы, расположенные, например. в "тени" по отношению к лазерному лучу.

Целью изобретения является повышение производительности способа за счет ускорения процесса обработки и обеспечения воэможности обработки нескольких иэделий.

Для решения данной технической задачи в известном способе поверхностного упрочнения стальных изделий. заключающемся в нанесении на обрабатываемую поверхность легирующей обмаэки и последующей термической обработке, согласно изобретению. изделия с обмаэкой помещают в изолированную камеру, а термическую обработку производят путем подачи в нее деторирующей газовой смеси под давлением, обеспечивающим нагрев пасты и поверхности иэделия до температуры плавления.

Отличие заявляемого способа от известного заключается в том, что термообработку изделий с нанесенной на них

55 упрочняющей обмазкой осуществляют импульсом энергии. возникающей в процессе горения детонирующей газовой смеси в изолированной камере.

Известно использование детонирующей смеси для детонационного напыления порошкообраэных материалов на металлы для формирования износостойкого покрытия, Однако согласно заявляемому изобретению имеет место иной механизм формирования упрочняющего покрытия на изделиях, На изделия предварительно наносят элементосодержащую обмазку, а в устройстве, реализующем способ, отсутствует основной конструктивный элемент детонационной установки — ствол, формирующий направленный поток газовой смеси, Газовая смесь взрывается в закрытой камере, где помещаются упрочняемые иэделия

Скачок давления, температуры, ударная волна, как продукты взрыва газовой смеси, играют роль катализатора для горячего прессования слоя обмазки и проникновения элементов в поверхностный слой изделия.

На чертеже изображено предлагаемое изобретение. устройство включает в себя изолированную камеру 1, в которую на технологических подставках 2 устанавливают упрочняемые изделия 3 с легиросодержащей обмаэкой. Горючий газ и кислород под давлениями, пропорциональными ходу поршней гаэодозирующей системы 4, смешиваются в смесительном блоке 5 и заполняют камеру 1, обволакивания иэделия. Смесь зажигается от свечи 6. Поддействием высокой температуры и давления происходит образование карбидов бора и боридов железа в поверхностном слое изделий.

Пример. Производилась обработка рабочих кромок концевых фреэ и спиральных сверл из материала Р6 М5, предварительно термически закаленного до HPC

61-63. На рабочие кромки был нанесен слой обмаэки толщиной 10-50 мкм, содержащий мас. : аморфный бор 40-50 тетрафторборат калия 10 — 15 глицерин 15-20 порошок Т15 К 6 остальное

Обмаэка наносилась на обезжиренную обрабатываемую поверхность с помощью стеклянной пластинки. Фреэы и сверла были установлены вертикально в отверстия металлической подставки, которая помещалась в изолированную камеру диаметром 250 мм и высотой 150 мм термоэнер етической установки мод. 250-5-23Е фирмы

2001967

"-,ь увеличения микротвердости

Микротвердость поМикротвердость по

Давление газовой

Вид обрабатываемого изделия верхности после обработки, кг/мм верхности до обработки, кг/мм

690

137

) 948

146

978

670

190

885

467

948

948

912

1074

134

153

116

141

707

619

789

760

Таблица 2

"Бош" ФРГ. В камеру подавался кислород и природный гаэ в соотношении 4: 1 под давлением. После вспышки искры смесь взрывалась, Давление газов в камере подбирается таким, чтобы паста и поверхность обрабатываемого изделия разогревались до температуры плавления, при которой происходит упрочнение и легирование.

Вследствие мгновенности процесса основная масса иэделия нагревается не выше

100 С. П од действием высокого давления и тепловой энергии, возникающих во время детонационного горения смеси. произошло образование карбидов бора и боридов железа в поверхностном слое.

Микротвердость измерялась с помощью прибора ПМТ-ЗУ42 на рабочих кромках до и после обработки. Данные замера представлены в табл.1, В табл.2 приведены

Фреза дисковая

О80 мм

Фреза дисковая

О80 мм

Фреза дисковая

О80 мм

Метчик 8 х 1,25

Сверло О10

Сверло О 16

Ф еэа концевая О 4.2 результаты измерений микротвердости инструмента, упрочненного известным способом (лазерным борированием).

Использование заявляемого изобрете5 ния позволяет сократить затраты времени на процесс упрочняющей обработки стальных изделий в 325 раз в сравнении со способом-прототипом, сохраняя при этом. а в отдельных случаях и повышая поверхност10 ную твердость упрочняемых изделий в сравнении с изделиями, обработанными известным способом, (56) Разработка способов и средств для про15 цессов упрочнения поверхностей металлов борированием, Обзор М 4206, ЦНИИТЭИ, Москва, 1987. с, 5, таблица 1, пlп 1 б.

Авторское свидетельство СССР

N 1475975, кл. С 23 С 8/70.

20 Таблица 1

2001967

Формула изобретения

Составитель В. Мушка

Техред М. Моргентал Корректор М. Куль

Редактор С. Кулакова

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3157

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

СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, преимущественно из инструментальных сталей. включающий нанесение на поверхность легирующей обмазки и последующую термическую обработку, отличающийся тем, что изделия с обмазкой помещают в изолированную камеру, а термическую обработку проводят путем подачи в нее

5 детонирующей газовой смеси под давлением, обеспечивающим нагрев пасты и поверхности изделия до температуры плавления.