Способ химико-термической обработки деталей из титана и его сплавов

(5 ИЕ ИЗО ЕТЕН ОП ДЕТЕЛЬСТ РС КОМУ К в., 1983, с, 64.ельство СССР8/10, 1982,-ТЕ РМ ИЧ Е СКОЙ ОЬИЗ ТИТАНА И ЕГО ится к химико-термина и его сплавов и ано в машиностроеОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ХИМИКОРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙСПЛАВОВ(57) Изобретение относческой обработке титаможет быть испольэов Изобретение относится к химико-термической обработке титана и его сплавов и может быть использовано в машиностроении для обработки деталей, работающих на трение, особенно деталей точной механики, для которых необходимо минимальное значение коэффициента силы трения покоя и высокая износостойкость.Известен способ термической обработки титана и его сплавов в воздушной атмосфере при 650 - 850 С в течение 1-,12 ч,8 результате оксидирования на повЕрхности титановых сплавов образуются хрупкие окислы титана, под которыми находится зона твердого раствора кислорода в титане, имеющая повышенную твердость по сравнению с самим сплавом.Однако при работе пар трения из оксидированного титанового сплава окислы. тинии для обработки деталей, работающих на трение, особенно деталей точной механики, для которых необходимо минимальное значение коэффициента силы трения покоя. Способ включает оксидирование деталей титана и его сплавов в атмосфере воздуха при 650-850 С в течение 1-12 ч, обработку в растворе, содержащем, г/л: едкий натр 500-700; азотнокислый натрий 150-250; желтая кровяная соль 3-8, при 135-143 С и последующую их выдержку в расплаве карбонатов щелочных металлов при 550 - 650 С в течение 3 - 4 ч нри следующем содержании компонентов, мас. ф). карбонат лития 33 - 37; карбонат калия 43-47; карбонат натрия остальное. Данный способ позволяет повысить износостойкость деталей. 1 табл. тана, находящиеся на поверхности, выкрашиваются и, оставаясь в зоне контакта, ста- Чновятся абразивом, приводя к разрушению вповерхности пар трения, снимая тем самым сизносостойкость и повышая значение коэф- сфициента силы трения покоя. 4Известен способ химико-термической (обработки деталей иэ титана и его сплавов,включающий нагрев деталей в атмосфере ч, .воздуха при 800-900 С в течение 1-2 ч, вы-Рдержку в расплаве солей при 450-500 С в етечение 1 ч (в расплаве йодистого вдмияили калия),Однако процесс обработки в расплавейодистого. кадмия или калия носит нестабильный характер, так как в этих ваннахвозможна реакция вытеснения титаном кадмия или калия из расплава, приводящая ккоррозии титана, особенно. при обработке45 50 так как температура плавления каждой соли в отдельности около 850 С.8 температурном интервале 550-650 С в денном респлаве на поверхности титана и его сплавов. после оксидирования и удале нмя.верхнего слоя в растворе щелочи, образуются ниеаие окислы титана, имеющие . мниженную твердость и играющие роль твердой смазки. При более высокой температуре растворимость кислорода в расплавысокопрочных сложнолегированных сплавов, имеющих неоднородное состояние поверхности, При нагреве в атмосфере воздуха при довольно высокой температуре 800-900 С в течение 1-2 ч сплавов титана в поверхностном слое, при взаимодействии кислорода с.ним, происходит перераспределение легирующих элементов, что приводит к образованию пустот и трещин в окисной пленке. При последующей обработке в расплавах иодидов на поверхности оксида образуется тонкая мягкая пленка, незначительно повышающая антифрикционные свойства титановых сплавов. При этом пустоты и трещины в первоначально образовавшейся окисной пленке не только не исчезают, но и служат источником коррозии. При работе трущихся поверхностей, обработанных по данному методу, первоначально быстро изнашивается мягкое антифрикционное покрытие, при этом обнажается твердый хрупкий оксид с множеством пор и трещин и износостойкость пары трения, особенно в жестких условиях работы, резко уменьшается,Целью изобретения является повышение износостойкости титана и его сплавов,Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему оксидирование в атмосфере воздуха и выдержку в расплаве солей, оксидирование проводят при 650-850 ОС в течение 1 - 12 ч, после чего детали дополнительно обрабатывают в растворе, содержащем, г/л:Едкий натр 500-700 Азотнокислый. натрий 150-250 Желтая кровяная соль 3-8 при 135-145 С, а выдержку ведут в расплаве карбонатов щелочных металлов при 550 - 650 С в течение 3 - 4 ч при следующем их содержании, мас, ф,. Карбонат лития 33 - 37 Карбонат калия 43-47 Кербонат натрия ОстальноеПри данном процентном соотношении компонентов расплав представляет собой эвтектическую смесь солей е наименьшей температурой плавления (менее 550 С). При другом соотношении компонентов температура плавления смеси значительно выше,5 10 15 20 25 30 35 40 ве значительно повышается и на поверхности деталей образуются твердые окислы.Предлагаемой трехступенчатой технологией оксидирования: на воздухе, щелочная выварка, оксидирование в расплаве,обеспечивается получение минимальногозначения коэффициента силы трения покояпри удовлетворительной износостойкостидеталей,Для сравнения значений и иэносостойкости образцов, обработанных по предлагаемому и известному способам, проводятследующие испытания.Материалом образцов служит сплав ВТ14. Испытания проводят с целью определения линейного износа. Образцами служатплоские шайбы (В = 1,25 - 063), контртелом -шарик из стали ШХ 15 диаметром 10 мм.Режим испытаний: нагрузка 20 Н, частота 5Гц, амплитуда 0,33 мм, Линейный износ определяют по максимальной глубине лункитрения. По каждому режиму обрабатываютпять образцов,Режим 1 а (по известному способу). Нагрев деталей проводят в атмосфере воздухапри 800 С в течение 1 ч. Выдержка в расплаве йодистого кадмия при 450 С в течение 1чРежим 1 б (по предлагаемому способу),Оксидирование проводят в воздушной атмосфере при.650 С в течение 12 ч. Послеоксидирования образцы обрабатывают врастворе, содержащем, г/л;Едкий натр 500Азотнокислый натрий 150Желтая кровяная соль 3при 145 ОС в течение 1 ч. Затем выдержкуведут в расплаве карбонатов щелочных металлов при 550 С в течение 4 ч при следующем их содержании, мас. О/;Карбонат калия 43Карбонат лития 33Карбонат натрия 24Режим 2 а (по известному способу), Нагрев деталей проводят в атмосфере воздухапри 850 ОС в течение.1,5 ч, Выдержка в рас- .плаве йодистого кадмия при 475 С в течение 1 ч.Режим 2 б (по предлагаемому способу).Оксидирование проводят в воздушной атмосфере при 85 ООС в течение 1 ч. Послеоксидирования образцы обрабатывают врастворе следующего состава, г/л:Едкий иатр 600Азотнокислый натрий 200Желтая кровяная соль 5при 140 С в течение 2 ч. Затем выдержкуведут в расплаве карбонатов щелочных металлов при 650 С в течение 3 ч при следующем их содержании, мас. :1717670 25 Составйтель Й.ЛанцмаТехред М,Моргентал ак Ко р ТЯал унько Тираж Подписноерственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Заказ 855 ВНИИПИ роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. У л. Гагарина, 101 Карбонат калия 47 Карбонат лития 37 Карбонат натрия 16 Режим За (по известному способу). Нагрев деталей в атмосфере воздуха при 900 ОС в течение 2 ч. Выдержка в расплаве йодистого кадмия при 500 С в течение 1 ч,Режим Зб (по предлагаемому способу). Оксидирование проводят в воздушной атмосфере при 700 С в течение 3 ч, После оксидирования образцы обрабатывают в растворе состава, г/л:Едкий натр 700 Азотнокислый натрий 250 Желтая кровяная соль 8 при 135 С в течение 2 ч, Затем выдержку ведут в расплаве карбонатов щелочных металлов при 600 С в течение 4 ч при следующем их содержании, мас.оД:Карбонат калия . 45 Карбонат лития 35 Карбонат натрия 20 В таблице приведены средние значения результатов испытаний пяти образцов. Таким образом, предлагаемый способпозволяет получить детали с более высокой износостойкостью, чем при обработке по известному,5 Ф ормула изобретенияСпособ химико-термической обработкидеталей из титана и его сплавов, включающий оксидирование в атмосфере воздуха и выдержку в расплаве солей, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышенияизносостойкости, оксидирование проводят при 650-850 С в течение 1-12 ч, после чего детали дополнительно обрабатывают в растворе, содержащем, г/л;15 Едкий натр 500-700Азотнокислый натрий 150-250 Желтая кровяная соль 3-8при температуре 135 - 145 ОС, а выдержку ведут в расплаве карбонатов щелочных метал лов при 550-650 ОС в течение 3-4 ч. приследующем их содержании, мас. :Карбонат лития 33-37 Карбонат калия 43-47 Карбонат натрия Остальное