Способ упрочнения деталей из титановых сплавов

)5 С 23 С 12/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ СФ 4 й ,4 Р ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 1(54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ(57) Изобретение относится к способамобработки деталей иэ титановых сплавов иможет быть использовано в машиностроительной, авиационной и другихотраслях промышленности, Целью изобИзобретение относится к способам обработки изделий из титановых сплавов и может быть использовано в маши" ностроительной, авиационной и других отраслях промышленности.Целью изобретения является интенсификация процесса насыщения, а также упрощение способа при сохранении качества упрочненного слоя.В качестве фольги используют техническую медь толщиной 100-190 мкм, которую прижимают к поверхности дете" ли давлением 10-00 МПа, осуществляют полный или локальный нагрев детали в воздушной атмосфере до температуры 0,9-0,94 температуры полиморфного превращения сплава и выдерживают в течение времени, составляющем 1 мин на 1 мм максимальной толщины иэделия. 2ретения является интенсификация процесса насыщения и упрощение способа при сохранении качества упрочненного слоя, На изделие из титановых сплавов накладывают Фольгу из технической меди толщиной 100-190 мкм, которую прижимают к поверхности детали давлением 10-100 ИПа, осуществляют полный или локальный нагрев в обычной атмосфере до температуры 0,90,94 температуры полиморфного превращения сплава и выдерживают в течение времени, составляющем 1 мин на 1 мм максимальной толщины изделия. Это позволяет интенсифицировать процесс в 1,3-2,4 раза, а также упростить технологию при сохранении качества упрочненного слоя. 2 табл. Способ позволяет упрочнять поверхности крупногабаритных деталей или их отдельных частей с применением локального нагрева, например, токами . высокой частоты (ТВЧ), газопламенного и др.Предлагаемое техническое решение позволяет исключить из процесса дорогостоящую вакуумную нечь, значительно снизить материальные затраты, связанные с процессом диффузионного насыщения в вакууме, и сократить суммарное время процесса. Применение технической меди исключает необходимость специального изготовления аморфных пленок, что в значительной мере упрощает технологию процесса, Кроме того, чистота технической меди (99,9-99,5 Ж Сц) вводит ограничение насодержание в ней вредных примесей: висмута (0,001-0,003%) и свинца (0,005-0,05 ), вызывающих красноломкость, которая обусловливает затруднения технологического характера, фольга иэ технической меди, имея кристаллическое строение, пластична.П р и м е р 1, Провоцят насыщение технической медью 3 (99,51 Сц) образ- О цов нз титанового сплава сечением ОЙ 0 мм. Очищенные от окисных пленок и обезжиренные медная фольга ( толщина 20 мкм) и образец плотно прижимают давлением 50 МПа. Образцы нагрева ют и выдерживают в электропечи с воз" душной атмосферой при 940+10 С, Время выдержки прогретьгх образцов 0,5;1; 1,5 и 3 мин намм толщины образца, с последующим охлаждением на воз духе.Результаты испытаний даны в табл,.Результаты исследований, приведенные в табл.1, показывают, что вре мя выдержки, взятое менее 10 мин, не позволяет обеспечить необходимую толщину диффузионного слоя. Кроме того экспериментами установлено, что время выдержки 1 мин на 1 мм толщины образца является минимальным, в течение которого обеспечиваются необходимые условия для термической обработки сплава.Применение выдержки более 10 мин приводит к необоснованному росту временных н материальных затрат, при незначительном увеличении толщины диффузионного слоя, обусловливающие снижение эффективности диффузионного 10 процесса насыщения. ЪП р и м е р 2, Проводят насыщение технической медью образца иэ титанового сплава сечением 010 мм. Используют фольгу толщиной 0,19 мм. Механическим путем поверхности медной фольги и образца эачищают от окисной пленки. Затем медную Фольгу накладывают на образец, который закрепляют , в неподвижном контакте, подсоединенном к одной иэ клемм силового трансформатора, Другая клемма силового трансформатора подключена к подвижному контакту, которьм осуществляется.5 плотное прижатие медной Фольги к об разцу, обеспечивая давление в пределах 10-100 МПа. Нагрев в месте контакта медной фольги с поверхностью образца до 940+10 С производят пропусканием тока 3000 А, при этом подвижный и неподвижный контакты изготовляют из меди; они имеют каналы,по которым пропускают воду для отвода тепла, выделяющегося при прохождении тока в местах соприкосновенияконтактов с Фольгой и образцом, Время выдержки, принятое равным 2 мин,определено опытным путем и являетсядля данного случая оптимальным,Измерения твердости по глубинедиффузионного слоя показывают, чтонасыщение титановых сплавов медьюпо предлагаемому способу позволяетполучать слои толщиной более 0,8 мм,что по сравнению с известным (0,3 мм)превышает глубину диффузионного слояв два и более раза, Несмотря на то,что в предлагаемом способе насыщениеповерхности проводят только медью,измерения твердости на поверхностиупрочненного слоя показывают вполнесопоставимые значения твердости ствердостью, полученной в известномспособе при комплексном насыщении(табл.2).Кроме того, с повышением скоростиохлаждения происходит увеличениепоказателей механических свойств,Например, образцы, охлажденные в воде(НВС 40), показывают прирост твердости сердцевины на 7 ед. по сравнениюс твердостью образцов, охлажденныхс печью (НКС 33). Предел прочностисердцевины возрастает на 450 МПа, приэтом сохраняются сравнительно высокие показатели пластичности (ОХ,8=4%),Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет интенсифицировать процесс насыщения в 1,32,4 раза, а также упростить технологию при сохранении качества упрочненкого слоя,Ф о р м у л а и з о б р е т е н.и яСпособ упрочнения деталей из титановых сплавов, включающий наложение на поверхность детали металлической фольги, ихнагрев, выдержку и охлаждение, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью интенсификации процесса насыщения и упрощения способа при сохранении качества упрочнеяного слоя, в качестве фольги используют техническую медь толщиной 00-190 мкм,Время выдержки образца сечениемОЙ 0 мм,мин О ЭО Толщина диффузионногослоя, мкм 285-310 490-510 525-530 550-.560 Т а б л и ц а 2 Параметры спо- соба Показатели по способу извесг- предлагаемомуному при толщинефольги,.мкм 100 20 190 Толщина диффузионного слоя, мкмТвердость Жр 053на поверхности на глубине слоя 300 мкм 300 350 500 820 1170 1070 1070 1070 420 580 650 400 Составитель И, Давкова Редактор Н. Гунько ТехредЛ.Сердюкова Корректор А, ОбручарПодписное Тираж 82 Заказ 24 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 5 1534094 6которую прижимают к поверхности де- полиморфного превращения сплава, атали. давлением 10-100 МПа, нагрев выдержку - в течение времени, составосуществляют в воздущной атмосфере ляющеммин на 1 мм максимальнойдо температуры 0,9-0,94 температуры толщины изделия.Таблица 1