Способ упрочнения изделий из конструкционной стали

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 9) (И) 66 А 17 0 9 23 С 900 С ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ в. торское свиде е В 3326456/2 С 17/00, 198 по заякл. С Ж ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Киевский ордена Трудового Крного Знамени институт инженеровгражданской авиации(56) 1, Минкевич А.Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавМ., "Машиностроение", 1968, с, 102, РЖ "Металлургия", 1972, В 77 И 822 П.3. Ав тельство СССвк 2-02,(54)(57) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ИЗДЕЛИЙИЗ КОНСТРУКЦИОННОЙ СТАЛИ, включающий химико-термическую обработкус последующей непосредственной электроискровой обработкой, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения эксплуатационной стойкости путем увеличения толщины покрытияпрочности сцепления с основой и сни"жения остаточных напряжений, химикотермическую обработку осуществляютпутем нитроцементации при 500-550 С,при этом электроискровую обработкупроводят при этих же температурах.87566 2 1 10Изобретение относится к машиностроению и может применяться для деталей иэ конструкционных сталей.Известен способ упрочнения стальных изделий нитроцементацией 1 3.К недостаткам данного способа относится длмтельность процесса для достижения необходимой толщины и не обеспечивается необходимая прочность покрытия,Известен способ упрочнения стальных изделий, включающий цементациюи последующую электроискровую обработку 23.Однако полученное покрытие обладает значительной пористостью и хруп,костью, имеет недостаточную прочность сцепления с основой и толщину.Наиболее близким к изобретениюпо технической сути и достигаемомурезультату является способ упрочнения изделий из конструкционной стали,включающий цементацию с непосредственной изотермической закалкой свыдержкой при 200-300 С, которуюсовмещают с электроискровой обработкой 3 3.Данный способ обеспечивает повышение эксплуатационной стойкостиизделии путем повьпдения толщины покрытия, крутящего момента, микротвер"дости и снижения остаточных напряжений.Целью изобретения является дальнейшее повьпдение эксплуатационной стойкости. изделий из конструкционной стали путем увеличения толщины покры тия, прочности сцепления с основой и снижения остаточных напряжений.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу упрочнения изделий из конструкционной стали, включающему химико-термическую обработку с последующей непосредственной электроискровой обработкой, химико- термическую обработку осуществляют путем нитроцементации при 500-550 С,о а электроискровую обработку проводят при этих же температурах.При нитроцементации азот, диффундируя в сталь вместе с углеродом, понижает температурную область существования р -железа и оказывает существенное влияние на степень насьпцения поверхностного слоя углеро-. дом и глубину диффузии углерода, способствуя интенсивному науглероживанию стали при более низких темпера 5 10 15 20 25 30 35 40 турах (500-550 С), чем при цементации, что не оказывает отрицательноговлияния на прочностные характеристики сталей и не вызывает деформациюдеталей.Кроме того, предварительная нитрооцементация при 500-550 С способствует образованию диффузионного слоя,насыщенного азотом и углеродом, обеспечивающих более полное взаимодействие электродов при последующейэлектроискровой обработке. В результате более высокого сродства элементов к азоту, чем к углероду, первоначально образуются нитриды, а затемкарбиды. Образование нитрицов, имеющих твердость меньшую, чем карбиды,способствует уменьшению хрупкогоразрушения электродов при взаимодействии и тем самым повь 1 шает прочностьсцепления с основой и уменьшает хрупкость слоя. Карбиды обладая болеевысокой твердостью, чем нитриды,в свою очередь обеспечивают высокуюизносостойкость покрытия,Преимуществом предлагаемого способа также является возможность уменьшения остаточных напрчжений в покры"тии, так как процесс насыщения и последующая электроискровая обработкаведутся при повьшенных температурах,способствующих релаксации остаточныхнапряжений и уменьшению их глубиныпроникновения, Использование нитроцементации способствует насьпцениюстали азотом и углеродом при болеенизких температурах (500-550 С), чемпри цементации, что не вызывает коробление деталей и не приводит к снижению прочностных характеристик материала. П р и м е р, Проводилась обработка образцов из стали 45 размерами: Ф 10 и 2 = 8 мм по различным технологическим режимам.Нитроцементацко проводили в среде из смеси циановокислого калия КСЕРО и циановокислого натрия ИаСБО при следующем соотношении компонентов, Е: КСЮ 70, ИаСЮ 30.Последующую электроискровую обработку проводили на установке ЗФИтвердым сплавом ВКпри 470-550 Срежиму К 60 А И 50 В С=500 МКФ, 1 = 3 мии/см,Для получения сравнительных данных исследовали образцы из стали 45, упрочненные по известному= 470 С 12 6,4 386,3 10 37 2 40 7,8 6,3 3 Нитроцементация,с = 500 С, 7=20 мин,электроискровая обработка сплавом ВК,= 500 С Нитроцементация,= 520 Со Г = 15 мин, электро- искровая обработка сплавом ВК,с = 520 С 5,0 8,4 48 о Нитроцементация С = 550 С "= 30 мин, электроискровая обработка сплавом ВК,= 550 С 65 5,6 8,2 4,5 Нитроцементация,= 530 С, 52Т = 30 мин, электроискровая обработка сплавом ВК,с =.530 С 8,6 Нитроцементация, й = 550 С54о 7= 30 мин, электроискровая обработка сплавом ВК,= 550 фС 32 8,2 7 з 1087566 4способу. Результаты испытаний приве- Злектроискровая обработка выше дены в таблице, 550 С не приводит к существенномуИз результатов исследования сле- улучшению характеристик слоя, поэтодует, что обработка по предлагаемо- му является нецелесообразной.му способу обеспечивает повышениекачества слоя путем увеличения тол- Использование предлагаемого спощины покрытия, прочности сцепления соба обработки изделий из конструкс основой, увеличения крутящего мо- ционных сталей обеспечивает по мента. сравнению с известными способамиЭлектроискровая обработка по пред повышение эксплуатационной стойкослагаемому способу ниже 500 С приво- ти, а также удешевление производстодит к хрупкому разрушению матариала ва деталей вследствие замены инструанода, в результате толщина покрытия ментальной стали конструкционной и снижается. обработки пластической деформацией.11087566 Продолжение таблицы 36 43 6,4 Редактор Н,Джуган Заказ 2589124 Тираж 900 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Е, Раушская наб., д. 4/5