Способ упрочнения малоуглеродистой стали

(5 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМРИ ГННТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Днепропетровский сельскохозяй венный институт(56) Авторское свидетельство СССР У 53326, кл, С 23 С 8/24, 1938,Авторское свидетельство СССР Р 1011726, кл. С 23 С 8/22, 1981,4) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ МАЛОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ(57) Изобретение относится к химик термической обработке путем диффузионного насыщения поверхностного .слоя стальных деталей углеродом и алюминием с помощью дугового разря да и может найти широкое применени в сельском хозяйстве. Целью изобре ения является повышение производительности, качества обработки и снижение энергозатрат, повышение коррозионной стойкости. Схема упрочнения стали предлагаемым способом содержит изделие 1, пламя электрической дуги с основным каналом разряда 3 между концами параллельно расположенных графитовых электродов 4. Электроды 4 разделены слоем огнеупорного электроизолирующего материала 5, в котором вдоль всей рабочей длины графитовых электродов изолированно от них имеется управляющий электрод 6, изготовленный из алюминия. Использование изобретения позволит сэкономить энергию, увеличить срок службы стальных деталей и, следовательно, снизить потребление стали, 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.Изобретение относится к химикотермической обработке путем диффузионного насыщения поверхностногослоя стальных деталей углеродом иалюминием с помощью дугового разрядаи может найти широкое применение всельском хозяйстве, где требуютсяпростые и эффективные методы упрочнения и ремонта деталей. 10Целью изобретения является повышение производительности, качестваобработки и снижение энергозатрат,повышение коррозионной стойкости,На фиг. 1 представлена схема 15упрочнения стали предлагаемым способом; на фиг. 2 " сечение А-А нафиг. 1,Схема содержит изделие 1 из малоуглеродистой стали 1, пламя 2 электрической дуги , в котором выделеносновной канал 3 разряда между концами параллельно расположенных графитовых электродов 4, Графитовыеэлектроды разделены слоем 5 глины, 25в котором вдоль всей рабочей длиныграфитовых электродов изолированноот них имеется управляющий электрод6, изготовленный из алюминия,Способ осуществляется следующим 30образом.Поверхностный слой изделия 1 измалоуглеродистой стали обрабатываютпламенем 2 электрической дуги, возбужденной между концами графитовыхэлектродов 4, расположенных параллельно друг другу. Злектроды разделены между собой слоем 5 глины,электроизолирующим огнеупорным ипластичным материалом. В слое глинывдоль всей рабочей длины графитовыхэлектродов параллельно и изолированноот них сформирован полый канал дляуправляющего электрода 6, изготовленного из алюминияМежду управляю 45щим электродом 6 и обрабатываемойповерхностью изделия 1 независимоот цепи питания электрической дугиприложено электрическое поле для регулирования процессом насыщения.В результате обработки пламенем 2 50дуги поверхностный слой изделия 1нагревается да 1200-1400 С. Насыщающие дугу углерод и алюминий в ионизированном и возбужденном атомарномсостоянии адсорбируются на обрабатываемой поверхности и диффундируют вглубь металла. что приводит к образованию прочного и стойкого к коррозии слоя. Электрическое поле междууправляющим электродом 6 и обрабатываемой поверхностью иэделия 1 значительно ускоряет процесс науглероживания и алитирования,В сравнении с известным предлагаемый способ обладает следующими преимуществами.Благодаря огнеупорным свойствамглины происходит блокировка половиныцилиндрической поверхности, охватывающей канал 3 дугового разряда состороны противоположной от обрабатываемого изделия 1, и отражениеспламени 2 дуги, а также сопровождающего дуговой разряд излучения в направлении обрабатываемой поверхности,что ускоряетее нагреви скорость диффузионного насыщения, следовательно,позволяет эффективнее использоватьэнергию электрической дуги и снизитьэнергозатраты, необходимые для упрочнения стали,Вследствие параллельного расположения графитовых электродов 4 происходит равномерное непрерывное горение дуги, причем блокировка канала 3дугового разряда глиной и положениеуправляющего электрода 6 относительно канала разряда автоматически воспроизводятся в процессе обработки.По мере выгорания графитовых электродов и испарения слоя глины между нимив зону дуги непрерывно поступает алюминий, из которого изготовлен управляющий электрод 6, Насыщение стальнойповерхности алюминием усиливает коррозионную стойкость сталиТаким образом, эффект обработки возрастает,Дополнительное электрическое полемежду управляющим электродом 6 иобрабатываемой поверхностью 1 позволяет более эффективно вести процесс.насыщения, так как это поле пересекает канал дугового разряда 3, гдесконцентрированы насыщаюшие компоненты в активном состоянии.П р и м е р. Предлагаемым способом проводят обработку рабочегооргана почвообрабатывающего орудия -лапы культиватора-плоскореза. Поверхность лапы, изготовленной из листовой стали 35 толщиной 6 мм, обрабатывают пламенем электрической дуги в течение нескольких минут. Локальный нагрев поверхности на участке 40 х 40 мм до температуры 12001400 С и выдержку при данной темпе 1477778ратуре осуществляют в течение 10 -20 с. Закалку проводят водяной струей, которая синхронно перемещаетсяза пламенем дуги на расстояйие 20 мм.Для охлаждения используют воду комнатной температуры. Обрабатываемуюповерхность лапы располагают на расстоянии 5-10 мм от канала дуговогоразряда. Для обработки используютэлектрическую дугу между двумя графитовыми электродами, которые располагают параллельно друг другу нарасстоянии 4 мм. Исходным материаломдля изготовления электродов служитуголь марки КП-90 диаметром 8 ьж.Пространство между электродами заполняют обмазкой из белой глины (каолина), в которой вдоль всей рабочейдлины графитовых электродов изолированно от них помещается управляющийэлектрод, изготовленный из алюминиевой проволоки диаметром 2 мм, Кграфитовым электродам подводят переменное напряжение промышленнойчастоты от сварочного трансформатора ТД, Оптимальная величина токав дуге 70-100 А, напряжение изменяется в пределах 20-40 В. Междууправляющим электродом и обрабатываемой поверхностью лапы культиваторачерез гасящее сопротивление подается постоянная разность потенциалов10-50 В, причем управляющий электрод имеет положительный потенциал,а обрабатываемая поверхность - отрицательный,Наряду с предлагаемым способом проводят контрольную обработку лапы культиватора-плоскореза известным способом. Критерием обработки служит создание прочного поверхностного слоя на лапах культиватора толщиной 0,5-1 мм с микротвердостью вблизи поверхности 58-б 2 НКС,Так, например при мощности дуги 3 кВт для создания науглероженного слоя толщиной 0,5 мм и микротвердостйю вблизи поверхности 58-63 НЕС на поверхности 1 дм 2 листовой стали 35 толщиной 3 мм необходимо 1,5 - 3 мин в предлагаемом способе и 3- 4,5 мин при обработке известным способом.Сокращение времени обработки за счет более полного использованияэнергии дугового разряда приводит к снижению энергозатрат на обработку.Таким образом, после проведения упрочнения лап культиватора-плоскореза предлагаемым способом по сравнению с известным расход потребляемой энергии уменьшается в 1,5-2 раза, а устойчивость лап к воздействию коррозии увеличивается в несколько разВ таблице представлена зависимость потери массы лапы культиватораплоскореза от продолжительности его хранения на открытом воздухе без 10 15 30 Формула изобретения 1. Способ упрочнения малоуглеродистой стали, включающий нагрев в пламени электрической дуги между графитовыми электродами до 1200 - 1400 С и выдержку при этой температуре с наложением электрического поля, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности, качества обработки и снижения энергозатрат, электрическое поле создают путем введения дополнительного управляющего электрода между графитовыми электродами, которые располагают параллельно, при этом управляющий электрод покрывают слоем электроизолирующего огнеупорного материала.2, Способ по п, 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости, в качестве материала управляющего электрода используют алюминий.3. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что в качестве электроизолирующего огнеупорного 35 40 45 50 55 материала используют каолин. покрытия в течение одного сезона.Как следует из таблицы, стойкостьк атмосферной коррозии рабочего органа культиватора-плоскореза при обработке предлагаемым способом возрастает по сравнению с известным в4,2 раза.Использование предлагаемого способа упрочнения малоуглеродистойстали позволит сэкономить энергию,увеличить срок службы стальных деталей и, следовательно, снизить потребление стали,,Редактор Н.Гунько Заказ 2319/27 Тираж 942 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, улГагарина,101 0 30 60 90 120 150 180 019,444,068,191,7113,0134,0 0 5,5 10,9 16,2