Способ обработки стальных изделий

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке, и может быть использовано для поверхностного упрочнения изделий и повышения их эксплуатационной стойкости. Данный способ включает диффузионное насыщение изделий борсодержащей смеси и закалку. Перед закалкой детали покрывают суспензией, содержащей следующие компоненты, мас.%: бура 60-40; графит 40-60; вода сверх 100 до сметанообразного состояния суспензии. Техническим результатом изобретения является защита борированных изделий от окисления и обезуглероживания в условиях нагрева под закалку, дополнительное диффузионное упрочнение и предотвращение трещинообразования в боридных слоях. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке, и может быть использовано для поверхностного упрочнения изделий и повышения их эксплуатационной износостойкости.

Известны способы упрочнения деталей методом борирования в порошкообразных смесях с использованием герметизированных контейнеров (Химико-термическая обработка металлов и сплавов. Справочник под ред. Л.С. Ляховича. М. : Металлургия, 1981, с.81-85), в частности в составе для борирования стальных изделий (а.с. SU 1627587), содержащем карбид бора, фтористый натрий, железную окалину, графит и карбонат кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%: Карбид бора - 40-50 Фтористый натрий - 3-7 Железная окалина - 30-50 Графит - 2-5 Карбонат кальция - 5-10 Кроме того, известно (Химико-термическая обработка металлов и сплавов. Справочник под ред. Л.С. Ляховича. М.: Металлургия, 1981, с.91), что детали после борирования подвергают закалке.

Процесс повторного нагрева диффузионно-упрочненных изделий под закалку требует специальных мер защиты против окисления борированного слоя. Дополнительный нагрев приводит к интенсивному трещинообразованию в боридных слоях как непосредственно после термической обработки, так и в процессе эксплуатации.

Предлагаемое изобретение направлено на защиту борированных изделий от окисления и обезуглероживания в условиях нагрева под закалку, дополнительное диффузионное упрочнение, предотвращение трещинообразования в боридных слоях.

Предлагаемый способ обработки стальных изделий включает диффузионное насыщение в борсодержащей смеси и закалку. Перед нагревом под закалку детали покрывают суспензией, содержащей, мас.%: Бура - 40-60 Графит - 60-40 Вода - Сверх 100 до сметанообразного состояния суспензии
Этот состав позволяет производить высокотемпературный нагрев в печной среде без использования дополнительного оборудования для защиты от окисления, получать боридные слои большей износостойкости.

Использование в суспензии в качестве борсодержащего компонента буры в количестве 40-60 мас.% способствует образованию фазы, поставляющей к насыщаемой поверхности активные атомы бора.

При содержании буры менее 40% не происходит достаточной насыщающей способности состава, при увеличении ее количества сверх 60 мас.% заметного повышения активности суспензии не наблюдается.

Присутствие графита в суспензии в количестве 40-60 мас.% позволяет интенсифицировать процесс насыщения и способствует формированию диффузионных слоев с благоприятным распределением остаточных напряжений, что способствует повышению износостойкости упрочненных деталей. При содержании графита менее 40 мас.% наблюдается снижение активности смеси, а при содержании графита более 60 мас.% увеличивается хрупкость диффузионного слоя.

Предлагаемая суспензия не содержит дефицитных или токсичных материалов, обеспечивает технологичность ее приготовления, нанесение ровного слоя, хорошо удерживается на поверхности и обеспечивает получение борированных слоев повышенной твердости и износостойкости.

Образцы для проведения сравнительных испытаний были изготовлены из стали 40Х. Технология обработки их заключалась в следующем: образцы подвергали обработке в борсодержащей среде состава, мас.%: карбид бора - 50, фтористый натрий - 7,0, железная окалина - 33, графит - 5,0, карбонат кальция - 5,0. Очищенные от смеси детали покрывали водной суспензией буры с графитом, осуществляли нагрев под закалку и проводили закалку в масле.

В таблице приведены показатели микротвердости поверхности образцов в зависимости от состава покрытия.

Для проведения опытов суспензией каждого приведенного в таблице состава было обработано по 10 образцов. В графе "микротвердость" указано наименьшее и наибольшее значение полученной микротвердости.

Эксплуатация обработанных предлагаемым способом деталей в производстве показала, что их эксплуатационная стойкость возрастает в 2 раза.

Формула изобретения

Способ обработки стальных изделий, включающий диффузионное насыщение в борсодержащей смеси и закалку, отличающийся тем, что перед закалкой деталь покрывают суспензией, содержащей, мас.%:

Бура 60-40

Графит 40-60

Вода сверх 100 До сметанообразного состояния

РИСУНКИ

Рисунок 1