Способ упрочнения деталей

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ Союз Советсккв Социалистических Респубпик,0 7,76 91141/22-02 М. Кл.С 21 Р 1/78 С 21 Э 7/14 С 23 Р 17/00 исоединением заявкивеудврвтееввыЯ веввтетОвветв Мввветрев ЯСвРвв аевва веобретеввЯв втврытвЯ т,78. Бюллетень22 ван ликования описания 0 2) вторы изобрете Пова уховный, И.Л.Куликов и Ю.А,Белых) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ стым универсальнымктивным способомпособности деталей,Изобретение относится к областиупрочняющих обработок деталей и можетбыть использовано в частности, в автомобильной прожшленности при изготов"ленин поршневых пальцев, шкворней, . 5крестовин, валов и ряда других деталейИзвестен ряд технических решений,близких к предлагаемому. Это комбини"рованные способы упрочнения, например, Юхимико-термическая обработка (ХТО) ипоследующее холодное пластическое де"Формирование 1, аэотирование и обкатка роликами до н после него И,высокотемпературная термомеханическая 15обработка и последующее поверхностноепластическое деформирование (31,Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ термомеханической обработки цементуемой стали, включающей ЯОцементацию и высокотемпературную термомеханическую поверхностную обработку(ВТМПО) 4 .С целью повышения кЬнструктивнойпрочности дополнительно проводят поверхностное пластическое деформирование (ППД) деталей.ППД является прои вместе с тем эффеповьааения несущей с работающих в условиях переменных нагрузок или изнашивания. ППД может проводиться как перед ХТО, так и между ХТО и ВТМПО. Может проводиться также ППД закаленного слоя, полученного после ВТМПО, В некоторых случаях ППД полезно проводить и до ХТО, и после него. Такая схема упрочнения детали может дополнительно включать также ППД после ВТМПО,Осуществление ППД перед цементацией приводит к ускорению последней и образованию более мелкодисперсных карбидов. Образование большего числа мелких карбидов и обеднение твердого раст вора углеродом ведет к уменьшению количества остаточного аустенита после высокотемпературной термомеханической поверхностной обработки и обеспечению более благоприятной структуры поверхностного слоя, что приводит к получению помааенного комплекса свойств, в особенности усталостных.Известно, что дислокационная струк" тура, образующаяся после ППД, наиболее стабильна у сталей с содержанием углерода 0,6-0,9, так как при этом дислокации закрепляются сегрегациями атомов углерода. Проведение ППЦ после цементации, таким образом, подготавливает структуру под ВТМПО. Так как нагрев под ВТМПО проводится с относительно большой скоростью (30- 50 /сек), то подготовленная структура9сохраняется, и в реЗультате обработки по этому способу получается однородная структура мелкоигольчатого мартен- сита с равномерно распределенными диспергированными участками аустеннта и карбидов, обеспечивающая хороший комплекс механических свойств.Осуществление ППД после ВТМПО в виде обкатки по мартенситу ведет к наибольшему относительному приросту твердости, дроблению карбидов и уменьшению содержания остаточного аустенита, количество которого после ВТМПО цементованной стали излишне велико. Все это приводит к улучшению эксплуатационных свойств деталей.При применении ППД как до, так и после ХТО либо до, после ХТО и после ВТМПО происходит дополнительное увеличение конструктивной прочности деталей.Для упрощения технологии обработ ки деталей по предлагаемому способу ППД и ВТМПО можно осуществлять с помощью одного и того же устройства, описанного в авторском свидетельстве В 310941. Параметры процесса цемента ции (температура, время, состав среды) выбираются таким образом, чтобы обесечить заданные глубину слоя и распределение концентрации углерода по глубине слоя, которые зависят от вида ц нагружения детали в процессе эксплуатации. При ВТМПО упрочняемую поверхность до температуры Асэ 30-.500 С, затем обкатывают поверхностный .слой детали роликами. После окончания обкат ки проводят закалку и заключительный отпуск, температура и продолжитель- . - ность которого зависят от условий эксплуатации детали. Рекомендуемое удельное давление при обкатке 10-20 хг/ммПомимо вышеописанного процесса цементации, поверхностный слой детали перед ВТМПО может быть насыщен азотом или углеродом и азотом, или подвергнут одно- или многокомпонентному насыщению другими элементами, напри-" мер хромом, алюминием, кремнием.Рекомендуемое удельное давление обкатки при ППД ферритоперлитнЫх структур 100-150 кг/мм , мартенсита2250-300 кг/мм, азотированного слоя 5550-700 кг/ммП р и м е р, Обработка по предлагаемому способу, По пунктам 1,2 формулы изобретения: деталь иэ стали 20 Х (палец 40, длиной 300 мм) обкатывают 60 вхолодную роликами в течение 30 с при а удельном контактном давлении 100 кг/мм. Цементируют при 930+10 С 8,5 ч, охлаждение на воздухе. Затем нагревают до 930+10 С. Одновременно обкатывают поверхность образца роликами в течение 40 с при удельном контактном давлении 10 кг/мм , По завершеЕнии процесса высокотемпературного деформирования проводится закалка на мартенсит. Заключительный отпуск 200 С 1 ч.По пункту 3 формулы изобретения; ту же деталь цементируют при 930 ф 10 фС 8,5 ч, охлаждение на воздухе, Обкатывают вхолодную роликами при удельном контактном давлении 100 кг/мм в течение 30 с, Затем нагревают до 930+10 оС.Одновременно обкатывают поверхностьобразца роликами в течение 40 с приудельном контактном давлении 10 кг/ммПо завершении процесса высокотемпературного деформирования проводится закалка на мартенсит, Заключительныйотпуск 200 фС 1 ч,По пункту 4 формулы изобретения: туже деталь цементируют при930+10 фС 8,5 ч охлаждение на воздухе.Нагревают до 930+10 С. Одновременнообкатывают поверхность образца роликами в течение 40 с при удельном контактном давлении 10 кг/мм , По завершенийз.высокотемпературного деформированияпроводится закалка на мартенсит иоотпуск 200 С 1 ч. Затем обкатываютвхолодную роликами при удельном контактномдавлении 270 кг/мм в течение 30 с.По пункту 5 формулы изобретения:выпоняется обработка по пункту 2, нодополнительно проводится холодная обкатка роликами до и после химико-тер-мической обработки.По пункту б формулы изобретения:выполняется обработка по пункту 5, нодополнительно после высокотемпературной термомеханической поверхностнойобработки проводится холодная обкаткароликами при удельном контактном давлении 270 кг/ммОбработка по прототипу.Ту же деталь цементируют при930 10 С 8,5 ч, охлаждение 1 на воздухе,Затем нагревают до 930+10 С.Одновременно обкатывают поверхностьобразца роликами в течение 4 с приудельном контактном давлении 10 кг/ммПо завершении процесса высокотемпературного деформирования проводится закалка на мартенсит.Заключительный отпуск200 С 1 ч.Результаты определения контактнопрочностных свойств деталей после вышеукаэанных режимов обработки приведены в таблице.610873 вердосннс Предел контактной выно ливости 8кг/мм осительед ос аб износойкость,тот о 62 62"3 По предлагаемому способупо пунктам: 208-5 21215 215-7 107 63 6 ф 140 64-1 ф 64-1 641185 216 0 -3 йтическое деформирование прово ьт после химико-термической обработки.4. Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что поверхностное пластическое деформирование проводят пос ле высокотемпературной термомеханической поверхностной обработки.5. Способ по п.1., о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что поверхностное пластическое деформироввнне проводят до и после химико-термической обработки.6. Способ по п.5, о т л и ч а ющ и й с я тем, что поверхностное пластическое деформирование проводят дополнительно и после высокотемпературной термомеханической поверхностной обработки. способППД,чениеонтактр, упФормула изобретения чаюкиминой Источники ин нимание при эк 1. Авторское 415316, кл, С 2. Авторское 191603 ф кл. С 3. Авторское 368336, кл, С 4;Металловед бработки металлщ оставитель Р,ехред Е. Давид а орректор Н.Ковалев актор Г.Иозжечк дписноестров ССС ж 716о комитета Совета Иитений и открытий35, Раушская наб.,3100/2 ЦНИИПИ 1 ТирГосударственно по делам изобр 113035, Иосква, Ж.4/5 лиал ППП 1 Патентф, г.ужгород, ул,Проектн Таким образом, п упрочнения деталей, ХТО и ВТИПО, обеспе высокого комплекса но-прочностных свой рочнение поршневого ля автовюбиля по пр повышает срок служб по сравнению с ныне нологией,едлагаемый включающий чиваетполу зносных и к тв. Наприме пальца двигатедлагаемому способупримерно на 50 существующей тех 1. Способ упрочнения,деталей, вклю" щий последовательное проведениеко-термической и высокотемпературтермомеханической обработки, о ти ч а ю щ и й с я тем, что,с целью овышения конструктивной прочности, ополнительно проводят поверхностное ластическое деформирование деталей.2Способ по п.1, о т л и ч а ю" и й с я тем, что поверхностное 4 ластическое деформирование проводят еред химико-тер:нческой обработкой.3, Способ по п.1, о т л и ч а ю " и й с я тем, что поверхностное цласормации, принятые вонертизе:свидетельство СССР21 2 1/78, 1974.свидетельство СССР21 2 1/78, 1967.свидетельство СССР21 2 1/78, 1973.ение и термическаяов;1972, 92, с,80