Способ упрочнения стальных деталей

 

Использование: изобретение относится к химико-термической обработке сталыпк деталей, в частности к цементации и последующей локальной поверхност юя пластической деформации. Сущность изобретения: на стальное изделие наносят лаковый узор, проводят электролитическое травление мест, не покрытых лаком, наносят медную маску на выступающие участки, после чего проводят цементацию, термообработку и „ поверхностную пластическую еформацию выступающих нецементованньтх участков при комнатной температуре. 2 ил ., 1 табл.

,, Ы2, 1752828 А1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

Р1 СПУ БЛИН (51)5 С 23 С 8/66 8/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ по изот итиНияи N отнюпем

ПРИ ГКНТ ССОР списочник изоьгеткния j -::,-, -,.,-"

A oMV СЮЩЮЫ стйу, .

Изобретение относится к химико. термической обработке, в частности к 5, = 0, 26 з 1 — О, 51п. — = — - — цементации, и последующей локальной поверхностно-пластической деформации . где < — предел выносливости, цПа, :с целью повыпения долговечности сталь- - : 6 — предел прочности, «Ша, ных деталей посредством создания ге- g — конечное относительное сутерогейной макроструктуры поверхнос- : жение; (1 — наибольшее равномерное суИзвестно, что существует связь - ж н ° между характеристиками выносливости Таким образом, дпя повышения дол- (д материала и его прочностью и твердос- Говечностн необходимо так упрочнить тью. Если принимать меры только для . . деталь, чтобы при этом ее пластич повышения прочности, то "это может . ность не уменьшалась. Так как больоказаться недостаточным для увеличе-: . шинство Улрочняющих обработок метаЛния выносливости, в том числе и дол : ла приводит к увеличению . твердости говечности".-уйрочпение приводит:к за-,.и прочности, но снижению пластичноструднению sapoùöåíèÿ усталостных тре- ти. то возможности гомогенных матещии. Если при этом существенно cHH .Риалов близки к исчерпанию. Совмеще- и . зится пластичность, то распростране- ние этих противоположных свойств возние уже возникпей трещины будет об.- :можно созданием материала с неодно- легчено. Поэтому наиболее правильно, Родйой (гетерогенной) закономерно ме- ° ориентироваться на корреляцию с ка- - няющейся макроструктурой поверхности. ким-либо сочетанием прочностных и - : Известны способы получения струкпластических свойств: . — - .: турко-неоднородных материалов на ю-, 1 (21) 404 5886/02 (22) 02.07.90 (46) 07,08.92. Бюл. Р 29 (71) Владимирский политехнический инстйтут (72) Г .П.Иванов, Е.Н.Хынтова, АЛ.Уткин и А.В.Ефремов (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1678896, кл. С 23 С 8/04, 1990. (54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ СТАЛЬНЖ ДЕТАЛЕЙ (57) Использование: изобретение отйосится к химико-термической обработке

2 стальшг деталей, в частности к цемен тации и последующей локальной поверх- ностпой пластической деформации

Сущность изобретения: на стальное изделие на. осят лаковый узор, проводят . элсктролитическое травление иест, не покрытых лаком, наносят медную маску на выступающие участки, после чего проводят цеиентацню, термообработку и,поверхностную пластическую цефорйацию выступающих нецементованных участков при комнатной температуре.

2 ил., 1 табл.

3 нове сталей аустенитного и ггереходного классов, где сначала производят локальную пластическую деформацию со . .степенью деформации о больше 407, а затем общую пластическую деформацию с 3 менее ЗОГ. В зоне деформации об:разуется мартенсит, а матрица остает ся аустенитной. Таким образом, можно создавать сетку мартенсита с любой

1 заданной конфигурацией, состоящей иэ участков с различной твердостью и пластичностью структурных составляю щих.

Недостатком этого способа является el о неприменимость к углеродистьи сталям.

Известен сйособ создания гетерогенной макроструктуры, где после проI ! . ведения термической или термопласти .:ческой обработки сталь подвергают тоI ! чечной или линейчатой закалке или отпуску.

НеДостатком способа является слож« ность и дороговизна необходимого обо рудования ..

Известен способ упрочнения- сталь. ных упругих элементов, где гетеро генную поверхность получают путем цемент ацйй через защитную медную маску.

Пополнйтельного повышения прочности можно добиться, если нецементованные участки подвергнуть поверхностной пластической деформации при комнатной температуре, в результате которой цементоваипые участки окажутся предельно сжатыми и в процессе работы детали. будут в меньшей степени подвергаться действием растягивающих напряжений.

1 елью изобретения является увеличение долговечности стальных деталей путем увеличения прочности при сохранении пластичности созданием гетерогенной макроструктуры.

Поставленная цель достигается тем, что после проведения химико-термической обработки через защитную маску деталь подвергается дополнительной поверхностно-пластической деформации.

На фиг.1 и 2 приведены схемы, реализующие способ..

Способ осущес"гвляется следующим образом.

Йа стальную пластинку из стали

20 наносят через трафарет лаковый узор заданной геометрии .(фиг.1) . Пред. лагаемые размеры узора являются опти-. мальными с точки зрения технологии

2828 4, получения гетерогенной структуры и механических свойств. Узор фиксируется электролитическим травлением в 10%ном водном растворе NaC1 в течение

10-15 мин. Глубина травления О, 150,20 мм. Она определяется из формулы

Кбьй

C = — —.——

EBz

10 где С вЂ” глубина травления, мм1

K — коэффициент, учитывающий глубину распространения наклепа

h — глубина цементованного слоя, 15 мм

à — модуль упругости матрицы, ГЯач

Н вЂ” толщина детали, мм, . а

z = — — (фиг,2), Затем проводят меднение выступающих участков в течение 20-25 мин в стандартном электролите. После цементации при 920-930 С в твердом карбю25 ризаторе и последующей нормализации, закалки с 770-780ОС в воду и низкого отпуска на поверхности получаются вы стулающие мягкие участки с HRC 25-30 и твердые участки с HRC 62 — 63.

30 При помощи поверхностно-пластической,, деформации (обработка молотком, роли ком или дробью) мягкие участки вдав- . ( ливаются между твердыми, не разрушая их. Таким образом., на поверхйости создаются большие сжимающие напря-

5 жения после .цементации и в результате пластической деформации. При этом

t твердость мягких участков увеличива- . ется, в 1,3- t,5 раза при степени де4р формации 10-15Г. Остаточные сжимающие найряжения способствуют увеличе+: нию предела выносливости, а наличие мягких и твердых структур обеспечивает одновременное получение высокой прочности и пластичности, что невозможно при большинстве обработок.

Иеханические характеристики мате-. риала после обработки по этому спо- . собу приведены в таблице, Предел прочности (р, предел упругости G и пластичность 6 определены в условиях изгиба. Долговечность:

N характеризует число перегибов на заданнйй угол до разрушения. Увеличению выносливости деталей способст- вует и повышение внутреннего трения: вследствие образования гетерогенной структуры, измерения которого выпапняют по стандартной методике. Ра-,,, ИПа Я, 7.

Известный

Узор: ромбический ./ зигзагообразный

246 О, 15

3450

3,4

413

1670

4030

208 О, 14

354

1680

Предлагаем ый

Узор:

324 0,37 I

263 0,31

5185

511

3,1 ромбический 2510 зигзагообраз ный

509 . 4,1

6035 2530 а

175?8 ботоспособность Д по Беренову вычисляют по формуле

m g, Q .ß где К вЂ” коэффициент заполнения диаграммы растяжения, 6 - предел прочности, ЙПа, Я вЂ” пластичность, Х.

Из таблицы видно, что работоспособность увеличивается в 1,4-1,5, а долговечность — 1,2-1,3 раза по сравнению с известным способом.

Формула изобретения

Способ упрочнения стальных дета- . лей, включающий нанесение лакового

Способ обработки 5, ИПа

28

6 узора, нанесение медной маски с зигзагообразным или ромбическим узором, цементацию и термообработку, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения долговечности деталей путем создания на поверхности гетерогенной макроструктуры, перед нанесением медной маски проводят электролитическое травление мест, не покрытых . лаком, нанесение медной маски проводят на выступающих участках, а после цементации и термообработки проводят поверхностную пластическую деформацию выступаюцих нецементованных участков при комнатной температуре.

Д; 10 Дж/м N, цик- () т — 1 лов

1 752828

Составитель И,Дышкова

Редактор Н.Гунько. Техред M.Иоргентал Корректор Н.Тупица ю М ЙВ

Заказ 2737, Тираж . - .. Подписное

ВНИИПИ Государственноro комитета по. йзобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно- издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина, 1Î1