Состав для лазерного легирования стальных деталей

 

Изобретение относится к химикотермической обработке, в частности к лазерному легированию поверхности стальных деталей. Целью изобретения является повышение динамической износостойкости стальных деталей. Состав содержит следующие компоненты, мас.%: кремний 14 - 22; двуокись титана 8 - 12; окись хрома 6-10; бор - остальное. Применение состава позволяет повысить износостойкость деталей при ударных контактных нагрузках. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

APM ГННТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ р )5 С 23 С 10/52

Й ЯШИ ,.й ИД2 TFKI;"-Л& лг л

° . !О ti (21) 46961 73/02 (22) 25.05.89. (46) 23.05.91. Бюл. Ф 19 (71) Брянский институт транспортного машиностроения (72) И.В.Колесников, Г.М.Сорокин и Ю.В.Жостик (53) 621.785.532 (088 ° 8) (56) . Колесников И.В., Жостик 10.В, Повышение динамической износостойкости стали лазерным боросилицированием. Обеспечение надежности узлов трения машин . Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции (Ворошиловград, 1988). — М.: ВСНТО, 1988, с.10 — 11.

Изобретение относится к химикотермической обработке металлов и сплавов, а именно к лазерному легированию, и может быть использовано для поверхностного упрочнения стальных деталей, работающих примущественно в условиях воздействия контактных нагрузок динамического характера в машиностроительной, металлургической, автомобильной и других отраслях народного хозяйства, Цель изобретения — повышение динамической износостойкости стальных деталей.

Состав для лазерного легирования, включающий бор и кремний, дополнительно содержит двуокись титана и окись хрома при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Кремний 14- 22

Двуокись титана 8 — 12

„„SU„„> 650775 A i

2 (54) СОСТАВ jgIH ЛАЗЕРНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ

СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к химикотермической обработке, в частности к лазерному легированию поверхности стальных деталей. Целью изобретения является повышение динамической из» носостойкости стальных деталей. Сос» тав содержит следующие компоненты, мас.Х: кремний 14 — 22; двуокись титана 8 - 12; окись хрома 6 — 10; боростальное. Применение состава позволяет повысить износостойкость деталей при ударных контактных нагрузках.

1 табл.

Окись хрома 6-10

Бор Остальное

Бор В является основным упрочняк шим компонентом. Он представляет собой порошок бурого цвета с т.пл.

2075 С, При температурах свыше

1000 С бор активно вступает в реакцию с металлами и кремнием с образованием боридов и боросилицидов, обладающих высокой твердостью и прочностью.

Кремний Si вводится в состав в виде мелкодисперсиого порошка ((20 мкм) с т.пл. 1415 С. В расплаве повышает жидкотекучесть, а соответственно, и равномерность распределения легирующих элементов по упрочняемой зоне. Кремний взаимодействует с бором с образованием боросилицидов различного стехиометрического состава, обеспечивающих при определенной

3 165077 вязкости повышенную твердость. Содержание кремния менее 14% оказывается недостаточным для образования боросилицидов, а свыше 22% приводит к значительному снижению твердости ле« гированной поверхности за счет снижения концентрации основного упрочняющего компонента - бора.

Двуокись титана TiO — порошок светло-желтого цвета с т.пл. 1870 С.

Вводится в состав как добавка, обеспечивающая уменьшение различий коэффициентов объемного расширения материалов основы и легирующих элемен- 15 тов. 3а счет этого снижаются остаточные термические напряжения в покрытии, .что увеличивает его динамическую износостойкость.

Содержание двуокиси титана в сос- 20 таве менее 8% не оказывает существенного влияния на процесс образования покрытия, а свыше 12% приводит к разупрочнению покрытия и снижению его твердости. 25

Окись хрома Cr О» вводимая в состав, представляет собой порошок темно-зеленого цвета с т.пл. 2334 С, о который при лазерной обработке взаимодействует бором до образования боридов хрома, обладающих высокой объемной прочностью.

Композиция боридов хрома и боросилицидов в вязкой железотитановой матрице обеспечивает повышение дина35 мической износоетойкости упрочненных поверхностей при контактном ударноциклическом нагружении. Содержание окиси хрома более 10% приводит к увелиению количества образующихся 40 боридов хрома, которое нарушает соотношение последних с более пластичными боросилицидами, что отрицательно сказывается на деформационнОЙ стойкости упрочненнои поверх- 45 ности. Менее 6% окиси хрома в составе не оказывает влияния на процесс формирования покрытия, Указанные свойства компонентов, вводимых в состав в предлагаемом со 50 отношении, обеспечивают получение на поверхности стали при лазерной обработке упрочненного слоя, обла5 d дающего высокой динамической износостойкостью при контактном ударноциклическом нагружении.

Состав приготавливают механическим смешением компонентов в связующем (20%-ный раствор клея БФ-2 в ацетоне) и слой толщиной 0,2 мм наносят на торцовую поверхность (Ra=2,5 мкм) образцов из стали 45, термообработанных до HRC 54 — 55.

Лазерную обработку образцов с нанесенным составом проводят на установке "Квант-18М" при следующих режимах: длина волны 1,06 мкм, энергия импульса 22 - 25 Дж, длительность импульса

8 мс, форма лазерного пучка — прямоугольник 1,5 4 мм. Микротвердость измеряют на приборе tlMT-3 при нагрузке 0,5 Н.

В качесте величины износа принимается остаточная контактная деформация (диаметр отпечатка индентора), полученная на базе испытаний в один и десять килоциклов. Диаметр остаточного отпечатка измеряют на микроскопе МБС-2.Повторность всех экспериментов трехкратная, В таблице представлены полученные свойства образцов, легированных из обмазок на основе предлагаемого состава с различным сооТношением ингредиентов, а также известного состава. упрочнение с применением предлагаемого состава обеспечивает значительное повышение износостойкости.

Формула из о бр ет ения

Состав для лазерного легирования стальных деталей, включающий бор и кремний, отличающийся тем, что, с целью повышения динамической износостойкости стальных деталей, он дополнительно содержит двуокись титана и окись хрома при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Кремний 14 — 22

Двуокись титана 8 — 12

Окись хрома 6 — 10

Бор Остальное

1650775

Соотношение компонентов, мас.l

Диаметр отпечатка, мм ротверть Н

N = 1000 Н = 10000

Кремний 40, бор 60 (известный состав)

Двуокись титана 8; окись хрома 6; кремний 14; бор— остальное

Двуокись титана 10; окись хрома 8; кремний 18; бор — остальное

Двуокись титана 12; окись хрома 10; кремний 22; бор — остальное

13- 21

1,01

1,35

16-25

0,76

0,96

16 - 25

0,75

0,96

16 - 25

0,76

0,96

Составитель И.Соловцов

Редактор Н.Тупица Техред А.Кравчук Корректор Т.Палий

Заказ 1887 Тираж 565 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

П оизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101