Способ борирования ферромагнитных деталей

)5 С 23 С 8/6 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ отно ской обработке, э борированию, и для упрочнения и мента,ится к химико-термичеменно к диффузионному ожет быть использован ессоштампового инстру - снижение трещиноаемости слоя за счет точных напряжений.борирование феррои 570 в 6 С, причем о намагничивают, песыщением осуществли с насыщающей о содержащей железтво которого опредеЦель изобретения образования и скалыв снижения уровня оста Способ включает магнитных деталей пр деталь предвэрительн ред диффузионным на ляют контакт дета смесью, дополнительн ный порошок, количес ляют из соотношения- 100,где Л - тали, ммй - слоя, мм неиное увеличение размеро АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1036799, кл. С 23 С 8/70, 1982. 54) СПОСОБ БОРИРОВАНИЯ ФЕРРОМАГНИНЫХ ДЕТАЛЕЙ(57) Изобретение относится к химико-термической обработке, а именно к диффузионному борированию. Цель изобретения -нная толщина борированного снижение трещинообразования и скалываемости слоя зэ счет снижения уровня остаточных напряжений. Способ включает борирование ферромагнитных деталей при 570 - 650 С, причем деталь предварительно намагничивают, перед диффузионным насыщением осуществляют контакт детали с насыщаемой смесью, дополнительно содержащей железный порошок, количество которого определяют из соотношения, Ф, 0 ь (Л/Ь) . 100, гдето - линейное увеличение размеров детали; й - заданная толщина борированного слоя, мм, зта позволяет снизить трещинообрэзование и скалываемость слоя. 1 табл,Ферромагнитная деталь будучи намагниченной создает вокруг себя внешнее магнитное поле, При контакте детали с насыщенной порошковой смесью, в которой- присутствуют ферромагнитные частицы, последние, намагничиваясь, сами становятся магнитиками с противоположным полюсом и притягиваются к металлической поверхности, Притягиваясь к поверхности, ферромагнитные частицы оказывают давление на частицы карбида бора, уплотняя его и прижимая к намагниченной поверхности.При последующем нагреве в местах контакта активных частичек насыщающей смеси с поверхностью детали происходит упрочнение металла, В местах же контакта ферромагнитных частичек последние препятствуют доступу частичек насыщающей порошкообразной смеси. Это приводит к образованию нэ поверхности чередующихся упрочненных и неупрочненных участков, Присутствие пластичных неупрочненныхпрослоек между хрупкими упрочненными участками снижает высокий уровень сжимающих остаточных напряжений, делает упрочненный слой менее хрупким и предотвращает его скалывание (растрескивание) под влиянием деформаций, вызываемых сжатием основного металла в процессе охлаждения после упрочнения, что повышает качество упрочненного слоя,При этом нагрев деталей должен происходить в интервале температур 570-650 С, участвующих в процессе упрочнения, так как при температуре ниже 570 С не происходит насыщение, а при температуре выше 650 С контакт порошкообразной смеси с металлической поверхностью детали нарушается иэ-за осыпания этой смеси вследствие размагничивания ферромагнетикаРавномерное распределение неупрочненных участков по упрочняемой поверхности позволило снизить уровень сжимающих остаточных напряжений в упрочненном слое эа счет обеспечения большей свободы деформирования боридных фаз ЕеВ и Ре 2 В при охлаждении без снижения их твердости и толщины слоя.По предлагаемому способу борирование осуществляли на плоских образцах размером 70 х 10 х 3,2 мм, изготовленных из отожженных заготовок стали У 8, относительная магнитная проницаемость которых составляла,и = 100, заданная толщина борированного слоя 30 мкм,Для борирования приготовили порошкообразную рабочую смесь, содержащую карбид бора, хлорид олова и фтороборат калия, при следующем соотношении компонентов, мас.хлорид олова 3; фтороборат калия 5; карбид бора остальное.Исходя иэ требуемой толщины слоя по формуле рассчитали задаваемое количество железного порошка (ПЖМ ГОСТ 9849-6),ф, ф - 100,Ьгде Ь- линейное увеличение размеров детали,мм,в нашем случае Ь = 0,045 мм;Ь - заданная толщина борированного слоя, равная 0 3 мм, тогда Ф0,045 100 15 о0,3 Железный порошок добавляли в активный порошкообраэный состав и тщательно перемешивали с остальными компонентами порошковой смеси. Намагнитили образцы кратковременным (0,1 с) пропусканием постоянного тока вдоль оси цилиндров величиной 300 А. При этом напряженность на цилиндрической поверхности, составляла51015 1 300Н -4 00 10000 А М а индукцияВв =й,ио = 1004 1010000 = 1,25 Т,Остаточная индукция в образце после намагничивания, измеренная прибором ИМИ-З, составила 0,81 Т.Намагниченные образцы ввели на 0,5 мин в контакт с порошкообразным составом. После нарушения контакта намагниченная поверхность была покрыта равномерным слоем приставшей порошкообраэной смеси,Образцы поместили в контейнер, контейнер закрыли крышкой, загерметиэировали и загрузили в печь, нагретую до 650 С.Контейнеры выдержали при 650 С в течение 6 ч, затем выключили печь, охладили вместе с печью, выгрузили на воздух и разгрузили.Металлографические исследования показали, что толщина борированного слоя на образце-свидетеле составила. 300 мкм.Остаточное напряжение определяли путем непрерывного травления борированных образцов с одновременной автоматической записью кривой деформации на приборе "Пион", Перед травлением боковые и верхнюю поверхность образцов пропитывали парафином для предохранения пор от растрескивания, В связи с различной степенью травления борированного и переходного слоев, а также основного материала толщину образца измеряли периодически через каждые 5-10 мин травления.Расчет напряжений производили по форму-.ле для стержня прямоугольного сеченияЕа К бсД40 ЗЬгде Е - модуль упругости исследуемого материала, Па;а - толщина образца в среднем сечениибез половины стравленного слоя, мм;45 Ь - половина расстояния между осямизажимных винтов, мм;дсйа - интенсивность изменения стрелы прогиба образца в зависимости от его толщины;50 к - коэффициент, равный отношениюмасштабов записи по осям Х и У.Результаты измерений показали, что вслое стали У 8 образовались сжимающие напряжения величиной порядка 600 МПа, рас пространяющиеся на всю толщину слояборидов.Для получения сравнительных данныхпараллельно проводили борирование однотипных деталей по известному способу-прототипу.1663044 С этой целью упрочнение образцов проводили на магнитоэлектрической установке, Сердечник и обрабатываемый образец подключили к источнику электрического тока так, чтобы его цепь замыкалась зернами ферромагнитного порошка. В зазор между образцом и сердечником электромагнита из бункера-дозатора по лотку ввели порошок ферробора. Изменяя угол наклона лотка и амплитуду его вибрации с помощью магнитной системы пускателя добились равномерной подачи порошка в зазор. Основную энергию подавали от генератора импульсов. Под действием микротоков, которые генерируются в магнитном поле при вращении детали, а также электрического тока зерна порошка расплавились и равномерно распределились по поверхности детали Результаты измерений остаточных напряжений показали, что в слое стали У 8 образовались сжимающие напряжениявеличиной порядка 1100 МПа, распространяющиеся на всю толщину слоя боридов.5 Характеристика изделий, обработанныхпо предлагаемому способу и прототипу приведена в таблице,Таким образом, упрочнение предлагаемым способом ферромагнитных деталей10 снижает уровень остаточных напряжений вборированном слое.Таким образом, упрочнение по предлагаемому способу ферромагнитных деталейповышает трещиностойкость и снижает ска 15 лываемость слоя за счет снижения уровняостаточных напряжений,Формула изобретенияСпособ борирования ферромагнитныхдеталей, включающий диффузионное насы 20 щение при нагреве до 570 - 650 С, в боросодержащей среде с последующейвыдержкой, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью снижения трещинообразования искал ываемости слоя за счет снижения уров 25 ня остаточных напряжений, деталь предварительно намагничивают, переддиффузионным насыщением осуществляютконтакт с насыщающей смесью, дополнительно содержащей железный порошок, ко 30 личество которого определяют иэсоотношенияФ % -100,Ьгде Л - линейное увеличение размеоов де 35 тали;и - заданная толщина борированногослоя, мм. Обработку производили по режиму:Частота вращения, об/мин 120Подача инструмента, мин/об 0,3Скорость подачи состава, г/мин 12Ферробор марки ФБ Гост 1848-69, грануляция, мм 0,2-0,4Аморфный бор, ВТУГКХ,грануляция, мм 0,063Карбамид ГОСТ 6091 - 67,грануляция, ммРабочий зазор междуповерхностью детали иполюсами наконечников, мм 2 - 4 0,063 Результаты металлографических исследований показали, что толщина борированного слоя на образце-свидетеле составила 300 мм,Т-ра на- Тол 1 ина слоя, мм Структура слоя Кач.стао слоя сыщания,О ИрототпИрадлагасиый способ 1 пото 1 ип Ирсдлагаамлйспособ Ирстотни Ирсдлагасмый способ520 200 Сплошнойбориропанный слои Отдали ныа трсщнны и сколы на Отсутстниатрсоа 5 н и сколон В борлрснаином слои нрисутстау 1 от нсунрочнсныс участки лощадью 20% от площади сгоя острыхкромках боо 120-140 300650 12 ОО ЗОО Составитель И,СоловцовРедактор Н,Киштулинец Техред М.Моргентал Корректор М,Максимишинец Производственно-издательский комбинат "Патент", г Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2238 Тираж 572 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5