Способ поверхностной обработки металлов и сплавов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 23 А РГЦ;,/ АНИ ИЗОБ ТЕНИЯ ВТО МУ СВ ЕЛЬСТВУ Оупр = 905-930 М Па,1 таблвваГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Институт проблем литья АН УССР(54) СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ(57) Изобретение относится к металлургии иможет быть использовано при поверхностной обработке изделий, работающих в условиях трения со смазкой и сухого трения.Целью изобретения является повышениеизносостойкости при сохранении общегоуровня механических свойств детали или изделия в целом. Способ предусматривает опИзобретение относится к металлургии и может быть использовано при поверхностной обработке изделий, работающих в условиях трения со смазкой и сухого трения,Целью изобретения является одновременное повышение износостойкости металлов и сплавов в условиях как трения со смазкой, так и сухого трения при сохранении механических свойств детали или изделия в целом на уровне основного материала.В известном способе, включающем оплавление пучком высокоэнергетического излучения поверхности металла с предварительно нанесенной или подаваемой непосредственно в зону плавления ле 1)5 С 21 О 1/09, С 22 Р 1/ лавление пучком высокоэнергетического излучения поверхности с предварительно нанесенной или подаваемой непосредственно в зону оплавления легирующей.добавки, в качестве которой используют упрочняющее вещество и вещество, обладающее свойствами твердой смазки. Доля поверхности, занятой упрочняющим веществом, составляет 20-500 от общей площади обработанной поверхности в виде отдельных участков площадью 1-8 мм каждый, удаленных друг от друга на расстояние не менее половины.их поперечного размера, остальную поверхность покрывают твердой смазкой, Способ позволяет повысить износостойкость титанового сплава ВТ 6 в условиях сухого трения в 20 раз, а в условиях трения со смазкой в 2 раза при сохранении механических свойств в исходном состоянии (оВ = 970-980 МПа,гирующей добавкой, в качестве последней используют упрочняющее вещество и вещество, обладающее свойствами твердой смазки, причем доля поверхности, занятой упрочняющим веществом, составляет 20- 500 от суммарной площади обработанной поверхности в виде отдельных участков площадью 1-8 мм каждый, удаленных друг от друга на расстояние не менее половины поперечного размера этих участков, остальная поверхность покрыта твердой смазкой. В качестве уплотняющего вещества используют неметаллы, С,И,Я или их соединения с металлами, а в качестве твердой смазки - вещества типа Со или Мо 32. Упрочняющее1покрытие, образующееся при реакции расплавленной поверхности основного металла с неметаллами или их соединениями, представляет собой не сплошную единую поверхность как в известных способах, а отдельные участки определенного размера, разделенные между собой участками поверхности с более пластичным покрытием типа твердой смазки, В результате этого упрочненные участки позволяют выдерживать иэделию при трении значительные нагрузки и при этом не снижают механических свойств всего изделия (как это имеет место в случае сплошного упрочненного слоя), но за счет участков поверхности, покрытых твердой смазкой, снижается коэффициент трения покрытия в целом и повышается износостойкость при трении со смазкой, особенно при сухом трении,Указанные пределы доли поверхности, занятой упрочняющим покрытием, связаны с тем, что при доле менее 20 обрабатываемой поверхности покрытие не может выдерживать значительных удельных нагрузок и антифрикционные свойства материала ухудшаются, в результате чего изделие разрушается. При увеличении доли упрочненного покрытия свыше 50 оно занимает слишком большую часть от общей площади покрытия, а величина более мягких прослоек между егоучастками слишком мала, что приводит к охрупчиванию материала и снижению комплекса механических свойств иэделий.Значения площади отдельных участков упрочненного слоя 18 мм обусловлены теми же причинами - при площади менее 1 мм участок не выдерживает нагрузок, а при величине площади более 8 мм эти участки становятся источниками хрупкого разрушения.Удаленность друг от. друга упрочненных участков на расстояние не менее половины их поперечного размера обусловлено тем, что при меньших расстояниях эти участки могут вызвать хрупкое разрушение. Большее расстояние не оговаривается, так как оно определяется условием соблюдения доли упрочненной составляющей в общей площади покрытия.Предлагаемый способ опробован на титановом сплаве ВТ 6(5,6 мас ф А 1; 3,6 мас.Ч; 0.3 мас.фЕе; остальное титан). В исходном состоянии после стабилизирующего отжига механические свойства сплава составляют предел прочности 980 МПа, пре пучком высокоэнергетического излучения40 поверхности с предварительно нанесенной или подаваемой непосредственно в зону плавления легирующей добавкой, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения износостойкости при сохранении .общего45 уровня механических свойств изделийв качестве легирующей добавки используют упрочняющее вещество и вещество, обладающее свойствами твердой смазки, :,причем упрочняющее вещество наносят от 50 дельными участками площадью 18 мм каждый, удаленными друг от друга на расстояние не менее половины их поперечного размера при общей площади участков 20- 50 ф обрабатываемой поверхности, а ос 55 тальную поверхность покрывают твердой смазкой,5 10 15 20 25 30 35 дел упругости 920 МПа, относительное удлинение 11,6 ,Обработку проводят на технологической установке "Квант" по предлагаемому и известному способам. Обработка по известному способу включает нанесение графита коллоидной дисперсности и последующее лазерное оплавление в импульсном режиме с удельной энергией 5 Джlмм, При обработке по данному способу в качестве уплотняющего вещества используют графит коллоидной дисперсности, наносимый на поверхность участками, параметры которых указаны в таблице, В качестве твердой смазки наносят порошок меди, Лазерное оплавление проводится по тому же режиму, Испытания на износ осуществляют на установке торцового трения при нагрузках - сухое трение 5 МПа, трение со смазкой 20 МПа, скорость скольжения 1 мlмин в соответствии с ГОСТ 23,001-77 и ГОСТ 23,002-78.Иэ приведенных в таблице данных видно, что обработка по предлагаемому спосо- бу обеспечивает сохранение прочностных и пластических свойств обработанного материала практически на исходном уровне, тогда как после обработки по известному способу предел прочности снижается на 170 МПа, а удлинение в 3,6 раза, При этом износ сплава, обработанного по данному способу, уменьшается по сравнению с известным в условиях трения со смазкой примерно в 2 раза, в условиях сухого трения более чем в 20 раз,Формула изобретения Способ поверхностной обработки металлов и сплавов, включающий оплавление1661223 Мэиос Успозив тропик аботка по иэаестиону способ 810 810 1 Со сназкой 2 Беэ смазки О, 24 3,2 Об в гевнону способу кв по 0,7 10,7 Со снвэкой 0 Без снвэ Со снвзк 20 921921 2.0 20 0,1 13,0,2 О,0,7 93 931 1 О Беэ снвэки 11 Со снвзкой 77 77 0,4 2 Без паз 10,7 о смазкой 14.Гирняк Заказ 2098 Тираж 401 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035,.Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Гагарина, 10 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж 6 Беэ снвэки 7 Са смазкой 8 Беэ сказки 9 Со снвзкой йопв упроивюпагопо критик,Ппоиадводногоучасткаюфф Миииивпег расстовин некпу уча стквни нн 12 о э 11,0,21 1,40,212 7 975 975 982