Способ упрочнения инструмента и деталей
Использование: изобретение относится к технологии нанесения износостойких покрытий и может быть использовано при изготовлении инструмента и изделий из конструкционных, быстрорежущих и легированных инструментальных сталей, для упрочнения деталей топливной аппаратуры, штамповой оснастки, медицинского инструментария и т.п. Сущность изобретения: повышение износостойкости обрабатываемого инструмента и деталей с температурой отпуска ниже 300°С достигается за счет того, что нанесение износостойких покрытий из нитридов тугоплавких материалов IV - VI групп Периодической системы элементов и термообработку, а износостойкие пленки наносятся известным методом на изделия при температуре основы 400 - 800°С до проведения закалки, а последующая закалка (охлаждение) ведется в инертной газовой среде. 1 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к технологии нанесения износостойких покрытий и может быть использовано при изготовлении инструмента и изделий из конструкционных, быстрорежущих и легированных инструментальных сталей, для упрочнения деталей топливной аппаратуры, штамповой оснастки, медицинского инструментария и т.п.
Известен способ газовой закалки инструмента и деталей в вакуумных печах, при котором осуществляется предварительная очистка поверхности изделия от загрязнений, нагрев его в вакууме до температуры выше точки Ас3 на 30о, выдержка при этой температуре и охлаждение в потоке инертного газа. Преимущество закалки в вакуумных печах перед закалкой в масле заключается в получении чистых светлых поверхностей без окислов и обезуглероживания, упразднении в большинстве случаев операций правки и доводки после термообработки, исключение вредных экологических воздействий на окружающую среду [1]. Недостатком известного способа является то, что он не повышает износостойкости обрабатываемого инструмента и деталей. Известен способ упрочнения термически обработанных изделий с предварительно обработанными в размер поверхностями, при котором применяются вакуумные плазменные покрытия, получаемые методом КИБ на установках "Булат". Износостойкие покрытия формируются из монослойных или многослойных пленок нитридов титана, молибдена, хрома и др. тугоплавких металлов IV-VI группы Периодической системы элементов. Наиболее распространенным материалом при упрочнении методом КИБ является нитрид титана. Высокая микротвердость и антифрикционные свойства TiN обеспечивают упрочненному изделию повышенные эксплуатационные свойства, например стойкость инструмента для обработки металлов возрастает в 1,5-5 раз в зависимости от режимов обработки и материала обрабатываемой детали. Этот способ широко применяется для упрочнения инструмента из быстрорежущих сталей, прошедших термическую обработку закалкой и твердых сплавов [2]. Недостатком известного способа является невозможность его использования для упрочнения инструмента, материал которого имеет температуру отпуска ниже 300оС. Указанная цель достигается тем, что способ упрочнения инструмента и деталей из инструментальной, низколегированной конструкционной и быстрорежущей сталей, включающий нанесение износостойких покрытий из нитридов тугоплавких материалов IУ-УI групп Периодической системы элементов и термообработку, при этом износостойкие пленки наносятся методом КИБ на изделия при температуре основы 400-800оС для проведения закалки, а последующая закалка (охлаждение) ведется в инертной газовой среде. Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ отличается тем, что износостойкие пленки наносятся методом КИБ на изделия при температуре основы 400-800оС до проведения закалки, а последующая закалка (охлаждение) ведется в инертной газовой среде. Предлагаемый способ реализуется следующим образом. На инструмент или деталь методом КИБ наносится пленка нитрида тугоплавкого металла до проведения операции закалки и отпуска. После нанесения пленок закалка изделий производится в печах с вакуумным нагревом и последующим охлаждением в потоке азота или другого инертного газа. Температура нагрева инструмента или деталей при нанесении износостойких покрытий не влияет на его окончательные прочностные свойства и может быть выбрана оптимальной для обеспечения прохождения плазмохимической реакции при осаждении пленок нитридов. Эта температура при нанесении пленок TiN и др. нитридов для обеспечения достаточных адгезионных связей пленки и основы превышает 400оС. Конечное значение прочностных свойств изделия с предварительно нанесенной пленкой нитридов приобретают после операции закалки. Предложенный способ реализовали на ручных ножовочных полотнах по металлу. Материал полотен - сталь Х6ВФ. Температура отпуска 180оС. Ножовочные полотна после штамповки и формирования режущих элементов подвергаются нанесению пленки нитрида титана на установке ННВ-6,6-И1 в вертикальном свободном положении. Напылению предшествовала очистка полотен от загрязнений в растворе моющего средства КМ-1. Ионная очистка и нагрев проводились титановыми катодами при токе катодов 80 А. Ток фокусирующих катушек 0,2 А, стабилизирующих катушек 0,6 А, напряжение на инструменте 1000 В. Вакуум в камере напыления 5



Формула изобретения
1. СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ИНСТРУМЕНТА И ДЕТАЛЕЙ в вакууме, включающий закалку и нанесение износостойких покрытий из нитридов тугоплавких металлов IV - VI групп конденсацией с ионной бомбардировкой и последующую термообработку, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости обрабатываемого инструмента и деталей с температурой отпуска ниже 300oС, закалку проводят после нанесения износостойких покрытий, причем нанесение износостойких покрытий осуществляют при температуре основы 400 - 800oС, а охлаждение в процессе закалки проводят в среде азота или инертного газа. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после закалки проводят отпуск при 160 - 180oС в атмосфере воздуха.