Способ химико-термической обработки металлов и сплавов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 51)5 С 23 3 И КОМИТЕТ И ОТНРЫТИ ГОСУДАРСТВЕНН ПО ИЗОБРЕТЕНИ ПРИ ГКНТ СССР ОПИС ЕНИ ЕТЕПЬСТВУ ВТОРСЯОМ УС кевич,таллах. 1970, ОБРАра го у са,.ние еталлурческой азряда, анино" рочне сиФикацвЧения и ываемог уюним об м.брабатываемое изд атода в анодной с акционную камеру, умной откачки зап а ие,в каче ме помеща вен р оторую после няют до давв(54) СПОСОБ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ БОТКИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ (57) Изобретение относится к ме лургии, а именно к химико-терми кой обработке в плазме тлеющего ряда, и может быть использовано машиностроении для поверхностно рочнения деталей машин. Цель из ретения - интенсиФикация процес диФФузионного насыщения и сниже Изобретение относится кгии, а именно к химико-термобработке в плазме тлеющегои может быть использовано встроении для поверхностногония деталей манин,Цель изобретения - интенпроцесса диФФузионного насьснижение температуры обрабаизделия,Способ осуществляют след 801534092 температуры обрабатываемого изделияСпособ химико-термической обработкиметаллов и сплавов включает возбуждение тлеющего разряда между катодом-изделием и анодом, последующийнагрев до рабочей температуры и выдержку обрабатынаемого изделия в газовой плазме тлеющего разряда, содержащей легирующий элемент, при 10800 Па, при этом в процессе выдержки между иэделием и анодом периодически через 30-50 с возбуждают импулсный автоэлектронный дуговой разрядс длительностью импульса 10-15 мс.Использование данного способа позволяет в 4-4,5 раза уменьшить времяобработки до получения толщины и микротвердости диФФузионного слоя, достигаемых в известном способе, сниэипри этом в 4-5 раз температуру обрабоки. 1 з.п. Ф-лы, 3 табл. ления 10-800 Па газовой смесью, со. -держащей химический элемент, исполь"зуемый для насыщения приповерхностного слоя обрабатываемого изделия.Включают высокое напряжение, зажигают газовый разряд, выводят его в режим аномального тлеющего, Затем ано- .мальный тлеющий разряд повышением напряжения на электродах периодическипереводят н импульсную автоэлектронную электрическую дугу низкого давления с холодным катодом и продолжительностью импульса, обеспечивающейобработку изделия беэ эрозии его поверхности.Перевод оптимального тлеющего разряда в импульсную электрическую дугунизкого давления сопровокцается возникновением в прикатодной области яр 5ко светящихся, быстро перемещающихсяпятен, плотность тока в которых превышает 1 О А/см . Концентрация нейтраль"ных и заряженных частиц в катодныхпятнах значительно больше, чем в поло жительиом,столбе, что приводит к су,щественному ускорению процесса насыщения поверхности изделия необходимымэлементом,1Известно, что процесс миграции 15атомов в металлах и сплавах в условияхионной бомбардировки в тлеющем разряде сопровождается ускоренным проникновением атомов с поверхности вглубь,причем роль температуры здесь неоднозначна,Установлено, что ускоренное проникновение атомов имеет место притемпературах от 120 С вплоть до комнатных, что свидетельствует в пользу 25того, что процессу миграции атомовприсущ атермический эФАект.Воздействие дуги приводит к возникновению на поверхности тепловыхпиков, которые являются источниками 30гиперзвуковых волн, приводящих к возникновению в объеме облучаемого материала упругих напряжений, достигающихна глубинах в десятки и сотни микро"метров значений ,.10 Па и приводящихк генерации окружающими дислокациипримесно"дейектньэми комплексами избыточных вакансий, необходимых дляпротекания процесса миграции.П р и м е р. С помощью предлагаемо го способа проводят азотирование стали 4 ХЗВМф, алитирование никеля и силицирование молибдена. Обработке подвергают образцы диамвтром ЗО и высотой10 мм, которые помещают в реакционную 45камеру для химико-термической обработки в тлеющем разряде. Камеру откачивают до вакуума 0,1 Па и заполняютдо давления 135 Па очищенным азотомили смесью Яэ.С 1и А 1 С 1 1 с водородомв сочетании 1 фЗ. Включают источниквысокого напряжения зажигают газовыйразряд и выводят его в режим аномального тлеющего, при котором обрабаты,ваемые образцы полностью покрывалисьтлеющим свечением, При этом напряженйе между анодом и катодом (образец)800 В, а ток разряда 10 мА/см. После обработки в аномальном тлеющем разряде в течение 30-50 с путем увеличения напряжения, приложенного к разрядному промежутку, до 3200 В тлеющий разряд переводят в импульсную электрическую дугу низкого давления с длительностью импульса 10-15 мс. Операции обработки в аномальном тлеющем разряде и импульсной электрической дуге низкого давления повторяют последовательно и многократно, Проводят аэотирование стали 4 ХЗВМф (табл, 1), алитирование никеля .(табл.2) и силицирование молибдена (табл.З) по известному и предлагаемому способам,Результаты проведенных испытаний приведены в табл.1-3.7Таким образом, как видно из табл,1-3, предлагаемый способ химико- термической обработки по сравнению с известным позволяет в 4-4,5 раза уменьшить время, необходимое для по-. лучения на поверхности изделия слоя, обладающего аналогичной микротвердостью, а также в 4-5 раз уменьшить температуру обработки, что позволяет уменьшить энергетические затраты на обработку.формула и э обретения1. Способ химико-термической обработки металлов и сплавов, включающий возбуждение имеющего разряда между катодом-изделием и анодом, последующий нагрев до рабочей температуры и выдержку обрабатываемого изделия в газовой плазме тлеющего разряда, содержащей легирующий элемент, при 10-800 Па; о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью интенсификации процесса диффузионного насыщения и снижения температуры обрабатываемого изделия, в процессе выдержки между иэделием и анодом периодически возбуждают импульсный автоэлектронный дуговой разряд.2, Способ по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью предотвращения эрозии поверхности обрабатываемого изделия, дуговой разряд воз" буждают через 30-50 с при продолжительности импульса 10-15 м(с.1534092 Таблица Микротвердость, кг/мм, при2расстоянии от поверхности ТемпеОбщаятолщинанасы. -Способ Времяобработки,мин ратура, ОС поверх, 100 мкм 200 мкм щенногослоя,мкм 990-1010 910-920 730-740 970-1010 780-790, 560"580 120 345 580 Т а б л и ц а 2 Микротвердость, кг/мм , прирасстоянии от поверхности, мкм Общаятолщинанасыщенного ТемпеСпособ Время обработки,мин ратура, С 150 50 300 слоя,мкмЗаказ 24 Тираж 791 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 Предлагаемый 15Известный 60 Время обработки, мин Толщинана сыщеннного Микротвердость,кг/мм