Способ упрочнения изделий

/00; ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.(54) (57) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ, преимущественно из тугоплавких металлов и сплавов, включающий холодную пластическую деформацию до и после аэотирования о т л.и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения технологической пластичности при комнатной температуре, износостойкости и жаро-, .прочности, деформацию осуществляют гидростатическим давлением до азотирования в пределах 5-9 кбар, а. после азотирования 118-22 кбар. УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Московский ордена Трудового Красного Знамени автомобильно-дорож" .ный институт(56) 1, Коган Л.Д. и др. Влияние азотирования на жаропрочность и температурный порог хрупкости молибдено" вых сплавов.-"Иеталловедение и термическая обработка металлов", 1968, И 9 с.20.2. Шашков Д.П. Влияние аэотирования на жаропрочность и хрупкость ниобиевого сплааа ВН"2 АЭ. "Физика металлов и металловедения", 1978, т.46, И 2, с.396.3. Авторское свидетельство СССР Н 577254, кл. С 23 С 11/.14, 1976,4, Авторское свидетельство СССР Иф 191603, кл. С 21 0 .7/04, 1965. ИЯ392 Целью изобретения является повышение технологической пластичности при комнатной температуре, износостойкости и жаропрочности изделий.Цель достигается тем, что,согласно способу упрочнения изделий, преимущественно из тугоплавких металлов и сплавов, включающему холодную де" формацию до и после азотирования,деформацию осуществляют гидростати" ческим давлением до азотирования 5"9 кбар, а после азотирования " 18"22 кбар.Прессовка изделий перед аэотиро"ванием всесторонним давлением выше 5 кбар приводит к тому, что ври по- следующем аэотировании получаются диффузионные слои оцень плотные и прочно прилегающие к сердцевине изделий, Однако опрессовывать изделия давлением свыше 9 кбар не следует, так как после азотирования заметно повышается температурный порог хрупкости, Повторная опрессовка изделий после азотирования проводится для по,вышения технологической пластичности пои комнатной температуре, причем опрессовывать изделия давлением ниже 18 кбар нецелесообразно, так как они приобретают еще недостаточную пластичность при комнатной температуре. Обработка давлением. выше 22 кбар тоже нежелательна, так как при этом происходит заметное упрочнение (наклеп ) изделий, что приводит не к повышению, а к понижению пластичности.Способ осуществляется следующим образом.Готовые изделия помещают в камеру-бомбу высокого давления и мультипликаторами высокого давления в бомбу нагнетаетчя рабочая жидкость до давления 5-9 кбар, дается небольшая выдержка и снимается давление, Затем опрессованные,изделия из молибденовых сплавов азотируют: в аммиаке, для чего нагревают их до Оптимальной темпера" туры 1000 С, дают выдержку 1 ч для насыщения азотом и охлаждают в потоке аммиака, Изделия иэ ниобиевых сплавов азотируют так же, но только в чистом азоте при 1100-1200 С 1-3 ч. После азотирования изделий из ниобиевых и молибденовых сплавов вновь обрабатывают всесторонним гидростатическим .давлением 18-22 кбар.Под действием высокого всестороннего давления происходит дробление блочной структуры е тугоплавких ме 10272Изобретение относится к обработкетугоплавких металлов и сплавов.Известен способ химико-термическойобработки тугоплавких металлов и сплавов, заключающийся в аэотировании пооптимальным режимам молибденовыхсплавов в среде аммиака 1 1 1, а ниобиевых - в среде чистого азота 1 2Оптимальным режимом является азотирование молибденовых сплавов при1000 С в течение 1 ч, а ниобиевых при 1100-1200 С 1-3 ч.Недостатком известного способа является резкое охрупчивание сплавов,что значительно затрудняет использование его в промышленности, Так, для сплавов .МЛТ и ВНАЭ после азотирования по оптимальным режимам тем".петатурный порог хрупкости повышаетсясоответственно до 10-80 и 60-95 С.Повышенная хрупкость связана с образованием хрупких нитридов молибдена или ниобия и легирующих элементов, а также с повышением концентрации азота в твердом растворе, что приводит к сегрегации его по грани-" цам зерен, Кроме того, твердый азо" тированный слой, обеспечивающий высокую износостойкость, содержит много микротрещин, нет достаточно прочного сцепления его с сердцевиной изуелий и часто наблюдается шелушение и отслаивание нитридного слоя.Известен способ химико-термичес" кой обработки тугоплавких металлов и сплавов, заключающийся в азотирова- З 5 нии в оптимальном режиме и последующем отжиге при 1100-1900 С в вакууме1 10 - 110 "2 мм рт.ст3.3. -Недостатком данного способа являет-, ся большая длительность процесса азо 40 тирования 600 ч, Кроме того, при отжиге в вакууме идет обратный процесс дезотирование ), что нецелесообразно, так как азот, находясь в твердом растворе, сильно повышает жа 45 ропрочность. Нет повышения износостойкости, так как нет на поверхности твердого азотированного слоя.Наиболее близким к предложенному по технической сути является способ упрочнения стальных иэделий, включающий холодную пластическую деформацию обкаткой до и после азотирования. 4 1.Однако известный способ неприменим для тугоплавких металлов. и спла" 55 вов, так как после азотирования они становятся хрупкими при комнатной температуре.з 10272 , таллах и сплавах. При последующем аэотировании азот диффундирует не только по границам зерен, но и по образовавшимся субграницам, и тем самым обеспечивает более рочное 5 сцепление слоя с .основой сплава, .при этом слои получаются очень плотными, отсутствует.шелушение и осыпание. Повторная опрессовка изделий давлением 18-22 кбар после аэотирования 1 Р приводит к образованию очень мелко- ячеистой субструктуры. В результате между границами зерен и образовавшимися субграницами происходит перераспределение атомов азота, При по стоянном общем содержании азота в Таблица 1 Давление опрессовки перед азотированием, кбар Температурный порогхрупкости при изгибепосле аэотированияв .сплавах Наличие трещинв азотированномслое в сплавах ВНАЭ МЛТ 1 МЛТ ВНАЭ Трещины Трещины 60 70 60 Нет Нет 80 70 90 180 Как видно иэ табл.1, при давлени ях выше 5 кбар трещин в азотированном слое нет, но давать давление выше 9 кбар нежелательно, так как сильно повышается температурный порог хрупкости. 45Таблица 2 Продолжение табл. 2 кбар 6,3 - 7,2 5,3- 6,8 11- 13 9 - 11Давления,опрессовки, кбар 2050ВНАЭее ею от 8 - 11 7 8 22 МЛТ 22,6Ш- 5 3 -.4 0 0 55 Как видно из табл.2, наилучшиезначения пластичности получают послеопрессовки давлением 18-22 кбар. Придавлениях ниже 18 кбар образцы приЪ 0 10 1 -2 2-25 14 Относительное удлинениепри 20 С, 3, в сплавах 394сплавах концентрация его по границам зерен после перераспределения уменьшается, т.е, азот сегрегирует. не только к границам зерен, но и к образовавшимся субграницам, что и вызывает уменьшение сегрегационной.хрупкости,и повышение пластичности.Предлагаемый способ был опробован на молибденовом сплаве ИЛТ и ниобиевом ВНАЭ. В табл. 1 представлены результаты по выбору граничных значений гидро- статического давления перед азотированием, в табл.2 - после аэотирования. Давления Относительное удлинениеопрессовки, при 20 С,4, в сплавахМЛТ ВНАЭф 1027239 4обретают еще недостаточную плес" при 1000 еС 1,время до разрушения об- тичность, а выше 22 кбар пластичность разцов 5 ч.) . Испытания на иэносоэпять понижается, по-видимому, эа стойкость проводили на установке счет развития процесса наклепа. "Шкода-Савин" при втирании. твердоВ табл.3 приведены результаты ис сплавного диска под нагрузкой 5 кг пытаний образцов на растяжение при на пути трения 200 м. Износостой" комнатной температуре, а также данн кость оценивали по.объему вытертой ные по жаропрочности в среде аргона лунки. Таблица 3 Предлагаемый способ - опрессовкадавлением 7 кбар,. затем аэотироваи опрессовка давлением, кбар Азотирование Показатели и отжиг в ва кууме по споТ ВНАЭ Е 1 ИИЛТ ВНАЭ ЛТ ВНАЭ ИЛТ г 63-1,2 5,3-6,8 11 носителье удлине"е приС, Ф 26,6 2 25,Длительнаярочностьри 1000 С,г/мм 2 02 0 18 0,0,01 2 0,57 Объем вытертойлунки, мм повыш ь при облег делий ать и д Составитель Р.КлыковаРедактор И.Николайчук Техред С,Иигунова Коррек.Гирняк 8 омитет СССР и. открытий ская наб., 675/29 .Тираж 5 ВНИИПИ Государственного кпо делам изобретении 113035, Москва, Ж, Рау За Подписное 4 лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Предлустранит. изделий,носостойвышает н гаемый способ позволяет хрупкость азотированных при этом жаропрочность и из, ость увеличиваются, что подежность и долговечность из" ноло натн проц лици шает длагвемый ческую пла температу с изготовл ет проиэво роизводств способ тичнос е, что ния .йэ ительн нный б ет техкомаетувеумень