Способ упрочняющей поверхностной обработки деталей

0 ОПИСАНИЕ ИЗОБР ИЯ; АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВУ 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТФ(21) 3477283/25 (22) 28.07.82 (46) 30.11.83.Б (72) Т.В.Тетюев Р,Г.Иифтахов и (71) Куйбышевск Красного Знамен ститут им. В.В. (53) 621.73 (088 (56) 1. Авторск Нф 794081, кл. С2. Авторское Я 307 О,.кл. С (прототип). л. 44Д.А.Каковкин:,Г.А.Котельниковй ордена Трудовогополитехнический ннуйбьппев а8)е свидетельство СС2 О 8/00, 1979.свидетельство СССР21 0 8/00, 1980,(54)(57) СПОСОБ УПРОЧНЯКЩЕЙ ПОВЕРХ,НОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕИиз сталей и сплавов преимущественно с низкой энергией дефектов упаковки, включающий нагрев детали, ее поверхностное пластическое деформирование и охлаидение, .о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повыщения качества, пластическое деформирование проводят в два р . этапа, сначала после нагрева до интервала температур механического двойникования, затем в процессе охлаждения при температурах деформационного мартенситного превращения.5601057Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам упрочняющей поверхностной обработки.Известен способ упрочняющей абра-: 5 ботки,; заключающийся в пластическом деЛормировании поверхностного слоя .Однако для способа характерно недостаточное качество упрочняющей об работки.Известен также способ упрочняющей поверхностной обработки деталей из сплавов н сталей, включающий нагрев детали, ее поверхностное деформиро ваиие и евиаидеиие 2 .Для сталей па известному способу в зависимости от уровня требуемых механических свойств иэделия имеется несколько вариантов обработки: наг рев до температуры выше АС 1, деформация, охлаждение; нагрев до температуры относительной. устойчивости аус-е тенита ниже АС, деФормация, охлаж" денив; нагрев до температуры выше А 25 деформация, охлаждение до температуры относительной устойчивости аустенита, деформация, охлаждение. В последнем варианте способа деформация может про"изводиться многократно. Стабилизациятемпературы в процессе деформации способствует повышению эффективности обработки и обеспечивает возможность проведения многократного повторного деформирования.Недостатком известного способа является ограниченное применение. В частности, реализация способа на изделиях из сплавов с низкой энергией дефекторв упаковки, склонных к деФормационному двойникованию и дефор мационному Фазовому превращению типа мартенситного, не позволяет использовать полностью механизмы упрочнення.Цель изобретения - повышение ка" 45 чества упрочнения при поверхностной упрочняющей обработке изделий из сплавов с низкой энергией дефектов упаковки, увеличение износостойкости и усталостной прочности поверхност ных объемов иэделия.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу упрочняющей поверхностной обработки, включающему нагрев детали, ее поверхностное пластическое деформирование и охлаждение пластическую деформацию проводят в два этапа, сначала после нагрева до интервала температур механическогодвойникования, затем.в процессе ох-,лаждения при температурах деформационного мартенситного превращения.Например, для сплавов кобальтасистемы Со-Сг"Ио-С первый этап проводят при 550-5700 С, второй - от50 до 200 С,В основе способа лежит известнаязависимость энергии дефектов упаковки (э,д.у.) в металлах и сплавах оттемпературы При относительно высоких температурах, когда э.д.у. велика, пластическая деформация в материале протекает по механизму дислокационного скольжения; Понижениетемпературы приводит к уменьшениювеличины э.д.у., что вызывает ограничение поцвижиости дислокаций вследствие увеличения ширины их расщепле.ния и одновременно облегчает процессмеханического двойникования ввидуснижения энергии двойниковых границ.В результате развивается процесс механического двойникования при нагружении, вклад которого в общую деформацию возрастает с уменьшениемтемпературы. При дальнейшем снижениитемпературы вследствие максимальновэуменьшения э.д,у. наряду с двойникованием становится возможным конкурирующий процесс - деформационноефазовое превращение, развивающееся помартенситному механизму и приводящееек образованию в структуре материалапри деформации новой Фазовой составляющей, вследствие чего доля механического двойникования в общей деформации снижается,Действие каждого из отмеченныхмеханизмов деформации в сплавах с низкой энергией дефектов упаковки сопровождается специфическими структурными изменениями; соответственнаразличаются механические свойства металла после деформации при различныхтемпературах. Наличие большого количества мартенситиой фазы обеспечиваетвысокую прочность, твердость и износостойкость материала, высокая плотность двойников деформации способствует .повышению усталостной прочности.Применение предлагаемого способа упрочнения позволяет получить послепервого этапа обработки наклепанныйповерхностный слой с высокой плотностью двойников деформации, после,второго этапа поверхностный слой сбольшим содержанием мартенситной ФаюТемпература обкатки, С1 этап Твердость после об 1 этап катки/ 550-570 5400 5500 7500 150-20 150-20 700-730 4300 4200 5300 4800 550-570 6400 4700 4000 4100 5100 20 Составитель В.КарпычевРедактор Л.Пчелинская Техред А. Ач Корректор Г. Огар Заказ 9525/32 Тираж 568 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 1057 зы. Ввиду того, что первый этап упрочняющей обработки осуществляют 1 при более высокой температуре, глубина охватываемого деформацией слоя больше, .чем на втором этапе, В результате после окончания обработки в поверхностных объемах изделия фор- . мируется упрочненный слой сложного строения, состоящий из примыкающей к поверхности прослойки с высоким со- О держанием мартенситной фазы и лежащей ниже прослойки с большим количеством двойников деформации. Это обеспечивает сочетание высокой иэносостоикости и усталостнои прочности 5 изделия. Стабилизация температуры изделия на первом этапе обрабо ки необходима для получения максимальной плотности двойников в поверхностном слое госле деформации. 20П р н м е р. Проводят поверхностное упрочнение образцов сплава на" кобальтовой основе с низкой энергией дефектов упаковки. Химический состав сплава, вес,7.: С 0,5, Мо 5,0; Сг 27,525 и Со остальное, Рабочую поверхность образцов сплава при непрерывном вра 1Использование предлагаемого способа упрочнения по сравнению с прототипом позволяет. существенно повы 45 сить износостойкость, усталостную прочность, надежность и долговечность изделий из сплавов с низкой энергией дефектов упаковки, работающих в ус 560 4щения и индукционном нагреве обкаты.вают роликом с усилием 250 МПа и скоростью 50 ю(/с сначала при 550-570 С,затем при отключенном индукторе, впроцессе охлаждения в интервале температур 50-200 ОС.Для получения сравнительных данныхпараллельно проводят упрочнение однотипных образцов по следующим режимам: нагрев, обкатка при 700-730 С,охлаждение до 150 оСобкатка до полного охлаждения; нагрев, обкатка при550-5 ОС, охлаждение; обкатка прикомнатной температуре,Образцы после упрочнеиия испытываютна износ и термоусталостное разрушение на установке, воспроизводящей условия работы тяжелонагруженного горячедеформируоцего инструмента.В качестве критерия иэносостойкостипринято среднее число циклов иагружения образца до износа 1 ммф мате. риала. Термоусталоетную прочностьоценивают по числу циклов .нагружеюния до развития трещин на глубину3 мм от поверхности.Данные сведены в таблицу.1 Износостой- Термоусталостнаякость прочность ловиях износа и интенсивного механи,ческого нагружения, В частности для горячедеформирующего инструмента иэ кобальтовых сплавов системы Со"С г-Ио-С реализация способа обеспечивает повышение долговечности на 30- 403.