Способ комбинированной обработки изделия из быстрорежущей стали

Авторы патента:

Асылбаев Александр Владиславович (RU)

C23C8/38 - обработка стальных поверхностей

C21D6/04 - закалка путем охлаждения ниже 0шC

Владельцы патента RU 2760515:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" (RU)

Изобретение относится к способу комбинированной обработки изделия из быстрорежущей стали. Способ включает создание ультрамелкодисперсной структуры посредством холодной осадки, закалку при температуре 900-1100°С, ионное азотирование стального изделия, при этом после закалки осуществляют криогенную обработку при -70°C с последующим ионно-плазменным азотированием при температуре 480-500°С. Технический результат заключается в повышении производительности обработки изделия из быстрорежущей инструментальной стали за счет сокращения времени на термическую обработку, а также уменьшения коробления стали. 1 пр.

Изобретение относится к обработке металлов посредством холодной пластической деформации стального изделия с последующей закалкой, ионно-плазменным азотированием и отпуском и может быть использовано, при изготовлении быстрорежущей инструментальной стали.

Известен способ комбинированной криогенно-деформационной обработки заготовок стали (Патент РФ №2422541 C21D 8/00 2006.01), включающий закалку, пластическую деформацию при криогенных температурах в несколько стадий, низкотемпературный отпуск после каждой стадии и высокотемпературный отпуск.

Недостатками данного способа является высокие затраты энергии на многократный отпуск стали, большая длительность обработки, а также коробление стали после при термообработке.

Известен способ криогенной обработкиаустенитной стали (Патент РФ №2464324 C21D 6/00, C21D 6/04, C21D 1/04, C21D 7/00, С22С 38/44, B82Y 30/00 2006.01), включающий закалку, пластическую деформацию при криогенных температурах в несколько стадий низкотемпературный отпуск стали после каждой стадии и высокотемпературный отпуск.

Недостатками данного способа является высокие затраты энергии, большая длительность обработки, а также коробление стали при термообработке.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ комбинированной химико-термической обработки деталей машин из теплостойких сталей (RU 2532777 С23С 8/38, С23С 14/06, 10.11.2014), включающий нормализацию при температуре 950°С, высокий отпуск при температуре 670°С, закалку от температуры 1010°С, циклическую цементацию деталей, последующую обработку холодом при температуре -70°С, трехкратный отпуск при 510°С, и ионным азотированием в диапазоне температур 480…500°С.

Недостатками ближайшего аналога являются высокая длительность процесса, большие затраты энергии, а также коробление стали после при термообработке.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является снижение расходов на энергопотребление за счет сокращение времени на термическую обработку изделия, повышение качества обработанной поверхности за счет уменьшения коробления стали.

Технический результат - повышения производительности обработки быстрорежущей инструментальной стали за счет сокращения времени на термическую обработку изделия, а также уменьшение коробления стали.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что способ закалки изделия из быстрорежущей инструментальной стали, включает пластическую деформацию с последующей термической и химико-термической обработкой. В отличии от ближайшего аналога, после закалки в заявленном изобретении после криогенно обработка при -70°С применяется ионно-плазменное азотирование при температуре 445-455°С, за счет чего уменьшаются энергозатраты и время на обработку, а также исключается возможность коробления стального изделия.

Пример конкретной реализации способа.

Стальное изделие подвергают холодной осадке на 43% при кручении в 1,5 оборота при гидростатическом давлении в 4 ГПа, за счет чего создается УМЗ структура. Обработанное стальное изделие закаляют при температуре 900-1100°С и проводят криогенную обработку при -70°C с последующим медленным возвращением к комнатной температуре. Затем стальное изделие помещают в вакуумную камеру и подключают к отрицательному электроду, герметизируют вакуумную камеру, откачивают воздух и продувают рабочим газом, состоящим из 35%N2+15%Ar+50%Ar. Далее рабочий газ, откачивают до необходимого давления в 200 Па. При напряжении 800-1000 В осуществляют катодное распыление. После этого напряжение понижают до рабочего 400-500 В. Азотирование производится при температуре 445-455°С в течении 2 часов. После обработки стальное изделие вместе с вакуумной камерой охлаждают под вакуумом до нужной температуры. По окончании охлаждения в вакуумную камеру напускают атмосферный газ и извлекают обработанное стальное изделие.

Заявленный способ имеет следующие преимущества: увеличение прочностных показателей и исключение возможности коробления стального изделия, а также уменьшение энергозатрат и времени обработки стального изделия, за счет замены трехкратного отпуска на криогенную обработку с последующим ионно-плазменным азотированием.

Способ комбинированной обработки изделия из быстрорежущей стали, включающий создание ультрамелкодисперсной структуры посредством холодной осадки, закалку при температуре 900-1100°С, ионное азотирование стального изделия, отличающийся тем, что после закалки осуществляют криогенную обработку при -70°C с последующим ионно-плазменным азотированием при температуре 480-500°С.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к химико-термической обработке, в частности к комбинированным процессам металлизации с азотированием стали. Способ обработки изделий из конструкционной легированной стали включает размещение изделий в камере герметичной вакуумной установки, осуществление нагрева и изотермической выдержки в азотосодержащей газовой среде в плазме тлеющего разряда.

Способ комбинированной обработки изделия из быстрорежущей стали // 2757362

Изобретение относится к cпособу комбинированной обработки изделия из быстрорежущей стали. Способ включает нагрев изделия до температуры 950οС, последующую закалку, обработку холодом при температуре -70-80οС и последующее ионное азотирование, отличающийся тем, что ионное азотирование осуществляют с выдержкой 5-6 ч при температуре 400-600οС.

Способ нанесения композиционного покрытия на деталь из инструментальной стали // 2756960

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к получению износостойких покрытий, и может быть использовано для повышения надежности и долговечности широкого ассортимента деталей. Способ нанесения композиционного покрытия на деталь из инструментальной стали включает ионную очистку детали в среде инертного газа и формирование адгезионного, переходного и функционального слоев.

Способ низкотемпературного ионного азотирования стальных деталей // 2755911

Изобретение относится к способу низкотемпературного ионного азотирования стального изделия в плазме тлеющего разряда. Способ включает катодное распыление, вакуумный нагрев изделия в плазме тлеющего разряда, состоящей из смеси азотосодержащего и инертного газов.

Способ нанесения покрытия на поверхность стального изделия // 2754148

Изобретение относится к способам импульсно-лазерной модификации и ионно-плазменного упрочнения поверхности и может быть использовано, например, в энергетическом машиностроении для защиты рабочих лопаток влажнопаровых ступеней турбин от износа, вызванного каплеударной эрозией. Способ нанесения покрытия на поверхность стального изделия включает ионную очистку поверхности изделий и вакуумной камеры в среде инертного газа, ионное травление и ионно-плазменное азотирование поверхности изделия, причем до ионной очистки изделия текстурируют рельеф поверхности изделия импульсно-лазерной модификацией поверхности с использованием инфракрасного иттербиевого волоконного лазера с длиной волны 1064 нм и средней мощностью лазерного излучения не более 22,4 Вт с заданными глубиной впадин и высотой выступов 10÷30 мкм, шириной выступов и шириной впадин 40÷60 мкм, формируют бороздки с продольным направлением и параллельным отношением бороздок друг к другу, а глубину ионно-плазменного азотирования-упрочнения поверхности выбирают равной 30÷100 мкм.

Способ поверхностного легирования деталей из стали 40х // 2716177

Изобретение относится к области металлургии и машиностроения, а именно к комбинированным способам упрочнения металлов, и может быть использовано при изготовлении деталей, работающих в условиях изнашивания и знакопеременных нагрузок. Способ поверхностного легирования деталей из стали 40Х включает нанесение на поверхность деталей состава, содержащего легирующие элементы, предварительное поверхностное легирование и термодиффузионное насыщение поверхности деталей легирующими элементами путем нагрева при температуре 650-750°С с выдержкой в течение 3-4 часов и с последующим охлаждением.

Способ упрочнения поверхностей термообработанных стальных деталей // 2688787

Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим способам обработки деталей, в частности к электроэрозионному легированию графитовым электродом и азотированию поверхностей стальных деталей. Способ упрочнения поверхностей термообработанных стальных деталей включает электроэрозионное легирование графитовым электродом по крайней мере в два этапа со снижением энергии разряда на каждом последующем этапе и ионное азотирование в течение времени, достаточного для насыщения металла азотом на глубину зоны термического влияния.

Способ упрочнения стального изделия ионно-плазменной карбонитрацией // 2682986

Изобретение относится к области металлургии, в частности к созданию защитных и упрочняющих покрытий методами химико-термической обработки изделий из конструкционных и специальных сталей, и может быть использовано в промышленном производстве при серийном изготовлении изделий на предприятиях автомобильной, авиационной, кораблестроительной и станкостроительной отраслей, при производстве сельскохозяйственных инструментов и агрегатов, а также для проведения комплексных лабораторных исследований.

Способ низкотемпературного ионного азотирования стальных деталей // 2664106

Изобретение относится к обработке металлов поверхностной пластической деформацией и вакуумному ионно-плазменному азотированию и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности для обработки широкого ассортимента деталей машин и инструмента, изготовленных из сталей. Способ низкотемпературного ионного азотирования стального изделия в плазме тлеющего разряда включает катодное распыление, вакуумный нагрев изделия в плазме тлеющего разряда, состоящей из смеси азотосодержащего и инертного газов.

Способ получения износостойкого градиентного покрытия системы ti-al на стальной детали в вакууме // 2662516

Изобретение относится к области получения износостойких покрытий и может быть использовано для расширения ассортимента деталей машин и инструмента. Способ получения износостойкого градиентного покрытия системы Ti-Al на стальной детали в вакууме включает осаждение интерметаллидного покрытия системы Ti-Al из плазмы вакуумно-дугового разряда в течение 180 мин при давлении 1,5*10-1 Па в среде инертного газа в виде аргона и токах дуговых испарителей в диапазоне 60-120 А и последующее азотирование в дуговом разряде посредством плазменного источника с накальным катодом в течение 60 мин при давлении 2*10-1 Па в среде реакционного газа в виде азота, токе накального катода 100А и токе дугового разряда плазменного источника 50А и температуре детали 550°С.

Способ комбинированной обработки изделия из быстрорежущей стали // 2757362