Технологический процесс изготовления деталей

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано, например, при производстве стволов стрелково-пушечного вооружения, оснастки. В технологическом процессе изготовления деталей из стали 25х3М 3НБЦА для упрочнения рабочей поверхности деталей используют низкотемпературное насыщение азотом, при этом возможно частичное использование традиционного покрытия - хромирования. 1 з.п.ф-лы. 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано, например, при производстве стволов стрелково-пушечного вооружения, оснастки /штампы, пресс-формы, калибры/, режущего инструмента, деталей швейных машин.

Широко известны технологические процессы производства ряда деталей стрелково- пушечного вооружения, оснастки, режущего инструмента, включающие упрочнение рабочей поверхности путем хромирования или цианирования /см. книгу М. Г. Арефьева, Л. И.Карпова "Производство стволов стрелкового оружия", НКАП, Оборонгиз, Москва, 1945 г., стр. 226/. При этом используется сталь марки 30ХН2МФА или 30НХФА.

Однако в настоящее время, в связи с обострением экологической обстановки, вызванной попаданием в питьевую воду отходов гальванического производства, в частности шестивалентного хрома и солей тяжелых металлов, предпочтение отдается экологически чистым технологиям. Одним из путей решения данной проблемы является применение низкотемпературного насыщения стальной поверхности азотом /см. Справочник под ред. Л.С.Ляховича, М., Машиностроение", 1981, с. 46, 53: "Химико-термическая обработка металлов и сплавов/. Известный процесс низкотемпературного азотирования для упрочнения рабочей поверхности деталей взят за прототип.

Недостатком известной операции низкотемпературного азотирования ствольной стали является небольшая толщина эффективного диффузионного слоя, что приводит к тому, что при эксплуатации изделия этот слой продавливается в аустенизированную матрицу основного металла при высоких температурах. Кроме того, химический состав стали 30ХН2МФА не позволяет получить нужного состава азотированного слоя, обеспечивающего необходимый комплекс механических свойств, таких как износостойкость, усталостная прочность, сопротивляемость коррозии в агрессивных средах для деталей, работающих в экстремальных условиях, т. е. упрочняющая операция низкотемпературного азотирования стали 30ХН2МФА или 30ХНФА не может удовлетворить комплексу требований, предъявляемых, в частности, к стволам стрелкового оружия.

Предлагаемым изобретением решается задача: создание экологически чистого процесса изготовления ряда деталей, работающих в экстремальных условиях.

Технический результат, получаемый от использования изобретения, заключается в значительном повышении износостойкости, усталостной прочности, сопротивляемости в агрессивных средах при снижении себестоимости и трудоемкости с одновременным достижением экологического эффекта.

Указанный технический результат достигается тем, что в технологическом процессе изготовления деталей, включающем упрочнение рабочей поверхности путем низкотемпературного насыщения рабочей поверхности азотом, детали изготавливают из стали 25Х3М3НБЦА. При этом возможно и частичное использование традиционного покрытия.

Исключением из технологического процесса операции хромирования рабочей поверхности деталей с заменой ее на экологически чистую и экономически более эффективную операцию низкотемпературного насыщения стальной поверхности азотом позволило создать уникальный комплекс свойств материала: износостойкость, усталостную прочность, сопротивляемость коррозии в агрессивных средах, т. е. с использованием этой операции достигается экологически чистый, экономически более выгодный технологический процесс с повышением эксплуатационных свойств изделия.

Проведено низкотемпературное насыщение азотом поверхностного слоя канала трубы диаметром 30 мм из стали 25Х3М3НБЦА в серийной шахтной печи для химико-термической обработки - СШЦМ-6.12./9-И1 при следующих режимах: температура 520oC, 560oC, 620oC, время азотирования 5, 10, 15 часов. Установлено влияние режимов азотирования на глубину азотированного слоя.

Результаты исследований представлены на фиг. 1.

Повышение температуры увеличивает скорость процесса диффузии. Из графика видно, что величина диффузионного слоя, образующегося за данный отрезок времени, сильно возрастает с повышением температуры процесса, например, при температуре азотирования 620oC и времени 15 часов возможно добиться глубины азотированного слоя порядка 0,5 мм. Полученные результаты использованы для назначения рациональных режимов азотирования конкретных изделий. Назначение рациональных режимов азотирования конкретных деталей производится на основе результатов анализа их износа в условиях эксплуатации. В частности, производится исследование уровня нагрева рабочей поверхности изделий на основе оценки микротвердости, измерения диаметральных размеров и т.д.

Пример. Необходимо назначить рациональные режимы азотирования направляющей части канала ствола калибра 30 мм. Анализ условий эксплуатации ствола показывает, что максимальному термопластическому износу подвергается рабочая поверхность глубиной 0,35 мм.

Из графика видно, что для упрочнения рабочей поверхности канала ствола необходимо назначить режим азотирования, позволяющий добиться указанной глубины азотированного слоя при 560oC - 10 часов, либо при 620oC - 5 часов.

Процесс низкотемпературного насыщения азотом рабочей поверхности деталей позволяет добиться существенного повышения микротвердости их рабочего слоя, по сравнению с хромовым покрытием при различных температурах нагрева. Это подтверждено результатами сравнительных исследований теплостойкости различных вариантов упрочнения, приведенными на фиг. 2.

Формула изобретения

1. Технологический процесс изготовления деталей, включающий упрочнение рабочей поверхности низкотемпературного насыщения азотом, отличающийся тем, что детали изготавливают из стали 25Х3М 3НБЦА.

2. Процесс по п.1, отличающийся тем, что после низкотемпературного насыщения рабочей поверхности азотом частично осуществляют покрытие, например, хромированием.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к химико-термической обработке деталей
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в машиностроении, в частности при изготовлении клапанов для двигателей, инструмента для волочения, пуансонов, рабочих элементов машинных и механических ключей

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для упрочнения поверхностей деталей машин, режущего и штамповочного инструмента

Изобретение относится к области химико-термической обработки стальных деталей, в частности нефтегазодобывающего оборудования, и может быть использовано для повышения стойкости стальных деталей против усталостного разрушения, коррозии и износа в топливно-энергетической, металлургической и машиностроительной отраслях промышленности при металлообработке

Изобретение относится к металлургии, к химико-термической обработке, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения деталей пар трения, работающих в агрессивных средах, в качестве магнитопроводов

Изобретение относится к способу термохимической обработки полых тел и отверстий или стальных деталей с труднодоступными снаружи поверхностями с помощью реакционно-способных газов при температурах выше 450оС

Изобретение относится к металлургии, а именно к термической и химико-термической обработке зубчатых колес, и направлено на решение проблемы создания технологии обработки азотируемых высоконагруженных нешлифуемых зубчатых колес, позволяющей обеспечить их работоспособность, соизмеримую с цементуемыми (нитроцементуемыми) зубчатыми колесами

Изобретение относится к области химико-термической обработки стальных изделий и может быть использовано для поверхностного упрочнения деталей машин и инструмента, в частности, способом нитроцементации

Изобретение относится к области химико-термической обработки, а именно, к процессам азотирования деталей из низкоуглеродистых мартенситных сталей

Изобретение относится к химико-термической обработке

Изобретение относится к области металлургии, а именно к комбинированным способам упрочнения металлов, и может быть использовано при изготовлении прецизионных деталей, работающих в условиях знакопеременных нагрузок

Изобретение относится к производству штанг для перфораторного бурения шпуров

Изобретение относится к области металлургии, в частности к термической обработке в газовых средах, и может быть использовано при изготовлении изделий из низкоуглеродистых железохромистых сплавов с содержанием хрома 5-30 мас.%

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к химико-термическим методам обработки поверхности различных стальных и чугунных деталей, работающих в условиях трения, износа, коррозии

Изобретение относится к области машиностроения и может применяться при массовом выпуске стальных деталей с антикоррозионным азотированием

Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке и может найти широкое применение в машиностроении, повышая долговечность деталей машин

Изобретение относится к области химико-термической обработки металлов и сплавов и может быть использовано для интенсификации и регулирования температурно-временных параметров процессов образования защитных (функциональных) диффузионных покрытий с заданными свойствами на металлических конструкционных материалах и изделиях
Наверх