Способ комбинированной химико-термической обработки стальных изделий

Авторы патента:

C23C12 - Диффузия в твердом состоянии по крайней мере одного неметаллического элемента, иного, чем кремний, и по крайней мере одного металлического элемента или кремния в поверхность металлического материала

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, и может быть использовано для увеличения срока службы деталей машин, приборов и механизмов. Цель изобретения - увеличение износостойкости изделий. Для этого в способе химико-термической обработки стальных изделий, включающем карбонитрацию, дополнительно осуществляют диффузионное насыщение изделий гафнием, причем насыщение гафнием проводят перед карбонитрацией при 1100-1200°С в течение 4-6 ч в составе, содержащем, мас.%: порошок гафния 50-75

хлористый аммоний 3-5

окись алюминия остальное. При обработке изделий по предложенному способу их износостойкость увеличивается в 2,0-3,0 раза по сравнению с изделиями, обработанными по известному способу. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4 26 А1

С 19) а) (584 С 23 С 12 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ, СВИДЕТЕПЬСТБУ

50-75

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4387994/23-02 (22) 09.03.88 (46) 15.10.89. Бкл. N - 38 (72) В.Г. Артемчук (53) 621.785.51.539 (088.8) (56) Артемчук В.Г. и др. Повышение стойкости инструмента методом карбонитрации. вЂ” Станки и инструмент, 1977, Р 10. (54) СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОЙ ХИИИКОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАПЪНЫХ ИЗДЕЛИЙ

{57) Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, и может быть использовано для увеличения срока службы деталей машин, приборов и мехаИзобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к процессу диффузионного насыщения стальных изделий гафнием с последующей карбонитрацией, и может быть использовано для увеличения срока службы деталей машин, приборов и механизмов.. Цель изобретения вЂ” повьппение износостойкости стальных изделий.

Способ химико-термической обработки стальных изделий включает карбонитрацию, перед которой дополнительно осуществляют диффузионное насыщение стальных изделий гафнием при 1100-1200 С, причем насыщение гафнием осуществляют в составе, содержащем, мас.%:

2 низмов. Цель изобретения вЂ” увеличение износостойкости изделий. Для этого в способе химико-термической обработки стальных изделий, включающем карбонитрацию, дополнительно осуществляют диффузионное насыщение изделий гафнием, причем насьпцение гафнием проводят перед карбонитрацией при 1100-1200 С в течение

4-5 ч в составе, содержащем, мас.%: порошок гафния 50-75; хлористый аммоний 3-5; окись алюминия остальное. При обработке изделий по предложенному способу их износостойкость увеличивается в 2,0-3,0 раза по сравнению с изделиями, обработанными по известному способу. 2 табл.

Порошок гафния

Хлористый аммоний 3-5

Окись алюминия Остальное

В результате такой обработки на поверхности стальных изделий образуется диффузионный слой, состоящий иэ карбонитрида гафния, имеющий твердость 16000-20000 МПа.

Процесс химико-термической обра ботки осуществляют следующим образом.

Изделия, предназначенные для обработки, обезжиривают в горячем (8090) С 5%-ном щелочном растворе и сушат при 100-150 С. Остывшие изделия укладывают в контейнеры с плавкими затворами, послойно пересыпают смесью указанного состава, загружа35

3 151 ют в электропечь„нагревают до 1100о

1200 С и выдерживают при этой температуре 2-10 ч, Вместе с изделиями химико-термической обработке подвергают образцы, изготовленные из той же стали, что и иэделия, по которым определяют толщину диффузионного слоя и износостойкость.

После диффузионного насыщения гафнием изделия подвергают карбонитрации в расплаве калия циановокислого. Температура карбонитрации составвЂ” ляет 540 вЂ 5 С, а продолжительность выдержки 2-8 ч.

Эффективность предлагаемого способа химико вЂ термическ обработки подтверждается примерами.

Пример 1. Образцы, изготовленные из стали марки 20, подверт али диффузионному насыщению гафнием в составах, массовое процентное содержание которых представлено в табл„1.

Температура процесса составляла о

1200 С, а продолжительность выдержки 6 ч. В дальнейщем образцы подвергали карбонитрации в расплаве калия циановокислого в течение 6 ч при о

540 С. После химико-термической обработки образцы испытывали на износ на машине трения марки МИ" и измеряли поверхностную твердость.

Результаты испытания представлевЂ” ны В табла 1 е

Из полученных даннь1х следует, что износостойкость образцов, обработанных предложенным способом, увевЂ” личивается в 2,0-3,,4 раза по сравневЂ” нию с образцами, обработанными известным способом.

Оптимальным составом для насыщения гафнием являет< я состав, содержащий компоненты в заявленных пределах. При содержании активных компонентов менее нижних предельных значений твердость диффузионного слоя и износостойкость образцов

4826 1 увеличиваются незначительно по сравнению с известным способом, а при содержании активных компонентов более верхних предельных значений твердость и износостойкость образцов не увеличивается по сравнению с оптимальным составом, а стоимость состава увеличивается.

10 Пример 2. Химико-термичес1 кой обработке описанным способом подвергали также образцы, изготовленные из сталей марок Ст.3, 45, 65Г и 4Х5В2ФС, Насыщение. гафнием осущест15 вляли в составе 2, табл.1. Темперао тура насыщения составляла 1100 С, а продолжительность выдержки 4 ч. После насыщения гафнием образцы подвергали карбонитрации при 580 С в течение 8 ч, Для сравнения такие же образцы подвергали только карбонитрации при этих же режимах, Обработанные образцы подвергали испытаниям на износ и измеряли твердость диффузионного слоя.

Результаты испытания представлены в табл.2.

Из полученных данных следует, 30 что предлагаемый способ химико-термической обработки является высокоэффективным способом увеличения износостойкости изделий в 2-3 раза.

Формул а изобретения

Способ комбинированной химикотермической обработки стальных изделий, включающий карбонитрацию, о тл и ч а ю шийся . тем, что, с

t целью увеличения износостойкости изделий, перед карбонитрацией проводят диффузионное насыщение изделий гафнием при 1100-1200 С в течение

4-6 ч в порощкообразном составе, со45 держащем следующие компоненты, мас.Х:

Гафний 50-75

Хлористый аммоний 3-5

Окись алюминия Остальное

1514826

ТверИзнос образцов, 2 г/см ° ч дость диффузионного слоя, ИПа

45.2

Твердость диффузионного

Износ образцов г/см ° ч

2 слоя, ИПа

3,64

3,46

3,22

3,04

1,65

16500

Ст.3

65Г

4Х5В2ФС

Ст.3

Известный

«и

lt !

65Г

4ХАВ2ФС

1,57

1,46

1,38

1 8000

20000

Состав смеси, мас.Ж

Порошок гафния

Хлористый аммоний

Окись алюминия

Порошок гафния

Хлористый аммоний

Окись алюминия

Порошок гафния

Хлористый аммоний

Окись алюминия

Порошок гафния

Хлористый аммоний

Окись алюминия

Порошок гафния

Хлористый аммоний

Окись алюминия

Известный способ

Расплав калия циановокислого

Сталь Способ химико-термической обработки

Пр едл агаеMbIH

Габлица I

4600 3,20

16200 1,75

17000 1,25

17500 1,03

3500 3,52

Т а б л и ц а 2

Способ комбинированной химико-термической обработки стальных изделий

Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке стальных изделий, и может быть использовано в машиностроении в инструментальном производстве для повышения эксплуатационных свойств рабочих поверхностей формообразующего инструмента, преимущественно пресс-форм для литья под давлением цветных сплавов

Состав для комплексного насыщения стальных изделий // 1507863

Изобретение относится к металлургии , в частности, к химико-термической обработке, а именно к диффузионному насыщению стальных изделий хромом, марганцем и никелем, и может быть использовано для увеличения срока службы изделий, работающих в атмосфере водяного пара

Состав для диффузионного насыщения изделий из сплавов молибдена // 1507862

Изобретение относится к металлургии , в частности, к химико-термической обработке, а именно к диффузионному насыщению изделий из молибдена и его сплавов гафнием, никелем и кремнием, и может быть использовано для увеличения срока службы изделий, работающих при высокой температуре

Способ жидкостного ванадирования сплавов железа // 1505060

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к процессам получения защитных покрытий на основе карбида ванадия на сплавах железа, и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности для упрочнения инструмента и деталей машин, работающих в условиях больших контактных нагрузок, трения и износа

Способ формирования износостойкого покрытия // 1501534

Состав для химико-термической обработки коррозионно-стойких сталей // 1497273

Изобретение относится к составам для химико-термической обработки и может быть использовано в различных отраслях машиностроения

Состав для комплексного насыщения чугунных изделий // 1493687

Изобретение относится к металлургии ,в частности, к химико-термической обработке, а именно к комплексным процессам диффузионного насыщения для повышения жаростойкости и долговечности чугунных изделий, работающих в условиях переменных температур и абразивного износа, и может быть использовано в машиностроении

Состав для получения многокомпонентных покрытий на стальных изделиях // 1481266

Изобретение относится к области металлургии , а именно к химико-термической обработке, и может быть использовано в машиностроении

Состав для алюмосилицирования стальных изделий // 1481265

Изобретение относится к области металлургии ,в частности, к химико-термической обработке, а именно к процессу диффузионного насыщения стальных изделий алюминием и кремнием

Состав для борохромирования стальных изделий // 1477782

Изобретение относится к области металлургии, а именно к химико-термической обработке в порошковых насыщающих средах, в частности к диффузионному борохромированию, и может быть использовано в машиностроительной и приборостроительной промышленности

Способ химико-термической обработки стальных изделий // 2121521

Среда для комплексного насыщения поверхности металлов // 2133298

Изобретение относится к химико-термической обработке, в частности к средам для многокомпонентного диффузионного насыщения поверхности металлов

Способ определения твердости диффузионного слоя с учетом конфигурационного эффекта // 2147746

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться при изготовлении химико-термической обработкой (ХТО) деталей из сталей и других металлов, имеющих соприкасающиеся плоскости с выступами и впадинами, в частности, при контроле твердости диффузионного слоя

Способ бороникелирования стальных изделий в псевдоожиженном слое // 2149917

Изобретение относится к химико-термической обработке

Способ восстановления и упрочнения стальных деталей // 2154695

Способ и состав для борохромирования стальных изделий в псевдоожиженном слое // 2157859

Изобретение относится к химико-термической обработке

Способ определения теплостойкости стали // 2164348

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться при изготовлении инструмента с химико-термической обработкой (ХТО) и окончательным отпуском при температуре не выше 500oC

Способ упрочнения литого режущего инструмента из быстрорежущей стали // 2172360

Изобретение относится к химико-термической обработке, преимущественно к упрочнению литого режущего инструмента из быстрорежущей стали для повышения износостойкости и теплостойкости поверхностных слоев

Способ многокомпонентного диффузионного насыщения поверхностей деталей // 2186873

Изобретение относится к химико-термической обработке деталей в циркулирующей газовой среде и может найти широкое применение как в энергетическом машиностроении, в частности авиационном и космическом, так и в других отраслях народного хозяйства

Способ алитирования жаропрочного сплава с высоким содержанием рения (варианты) // 2188250

Изобретение относится к нанесению алюминидных покрытий на жаропрочные сплавы, в частности на монокристаллические жаропрочные сплавы