Способ упрочнения стальных изделий

союз советсних.СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 504 С 23 С 12 ЗОБРЕТЕНИ ТЕЛЬЕ ГВУ титехническ и Е,И.Панкрати6,5 (088,8)етельство СССРС 8/80,4) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗЛИЙ ие относится к мета 57) Изобре ургии, а имой обработожет быть ыно к олжна удо о-термич ворят лов стальных изделии, ипольэовано в машино 1 Клс- ( --о, браб ка по предтроен в инструментальном произля повышения эксплуатационтв рабочих поверхностей форводстве дных свой оляет увели- стальных издеестным в 1,8- вечность пресс ЛКС 80-3-3 увеаза, а при ава АЛ-чить разгарос лий по сравне 2,0 и более р оикост ию с и ообраэую твенно и щего инструмента,ресс-Форм для литьетных сплавов, Целгаростойкости рабоизделий и их долгб включает диффуэи преимущея под давдолглатуни5 - 3 5 ием в форм при литьличивается влитье алюминив 1,8 раза. 2 шение ра еи по ерхност и, Спос ечносого спабл,нное н Цель игаростойк бретения аллур етение относится- повышение разй поверхностиности.диФфузионноеии в порошсоотношегии,обра быть именно к хими ти рабоч х долгов термическои эделий и отке стальных и использовано в елии, и мо ашиностроенииоиэводстве дляонных свойствФормообразующегопресс-форм дляветных сплавов. Способ вникелировани ючает трументальномения эксплуата в ин сыщен ующеь н ковой смеси при сл нии компонентов, мНикель повышрабо поверхностей.7.10 20 инст умента, н под давл рим ием;л кись алюминия ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧИРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ,(56) Авторское свидУ 779442, кл, С 2315.11.80,2келирование при насыщении в порошко 3 вой смеси, содержащей, мас,7: никель 10-15; окись алюминия 20-35; хлористый аммоний 2-4; железо 46-48, химико в термическ обработку, закалку и отпуск. Отжиг осуществляют в течение времени, необходимого для получения на поверхности изделий слоя повышенной вязкости и пластичности глубиной Ь), равной или большей суммы глубин диффузионного слоя (О) и зоны повышенной вязкости и пластичности (з), образующейся под диффузионным слоем после проведения химико-термической обработки, Глубина эоны з агаемому способу поз1509422Лммоний хлористый 2-4Железо 46-68химико-термическую обработку, закалку и отпуск, Диффузионное никелирование осуществляют в течение времени, необходимого для получения на поверхности изделий слоя повышенной вязкости и,пластичности глубиной 10 (6), равной или большей суммы глубин диффузионного слоя (о) и зоны повышенной вязкости и пластичности (Б), образующейся под диффузионным слоем после проведения химико-термической 15 обработки. Глубина зоны должна удов 1 Клслетворять условию Бв ,. ( в ) .2 П СрВзаимодействие компонентов смеси 20 со стальной поверхностью приводит к образованию обезуглероженного поверхностного слоя с одновременным насыщением никелем, который повышает ударную вязкость поверхностного обезуг лероженного слоя. После химико-термической обработки на поверхности обРазуется диффузионный слой заданной глубины затем инструмент закаливают и подвергают отпуску, После такой 30 обработки изделий образуются 3 эоны: зона 1 - диффузионный слой, обладающий повышенной твердостью, тепло- и износостойкостью глубиной 3 , зона 2 повышенной вязкости и пластичности глубиной 8 , зона 3 - основной металл с высокой твердостью, прочностью ц теплостойкостью,Наличие зоны повышениой вязкостии пластичности задерживает распространение возникающих в диффузионном слое трещин.Локализация трещин в зоне повышенной вязкости и пластичности приводит к повы 45 шению разгаростойкости рабочей поверхности, Кроме того, наличие этой зоны повышает ударную вязкость за счет увеличения работы распространения трещины, образовавшейся в диффузионном слое в момент удара. 50Исходя из положений механики разрушения необходимо, чтобы глубина данной вязкой зоны (з) была больше размера зоны пластической деформации иэ вершины трещины в условиях - Г, 55 который определяется из соотношения( )г1 Кс3 2 бо,г. где К, - вязкость разрушения придеформации;Оо- предел текучести при растяжении гладкого образца.Таким образом, для того, чтобь 1 не происходило распространение трещины, необходимо, чтобы толщина зоны повьпденной вязкости и пластичности была не менее Г, т.е. Б ъ Г а слеЦ Э 1 1К,сдовательно, Б ) (-=), в против-.о,2ном случае движение трещины тормозиться не будет.П р и м е р 1, Исследования раэгаростойкости и долговечности проводят на образцах и пресс-формах, изготовленных из стали ЗХЗМЗФ, имеющей следующие механические свойства послео с закалки с 1040 С и отпуска при 600 С; бд, = 1500 МПа, К= 45 МПа 4 м, следовательно Б0,15 мм,Разгаростойкость оценивают на образцах диаметром 30 мм и толщиной 5 мм по глубине образующихся трещин после 8000 циклов: в режиме нагрев 650 С (свинец), охлаждение .50 С (вода) .Долговечность пресс-форм оценивают по количеству отливок из латуни ЛКС 80-3-3 детали типа "втулка с фланцем" без ухудшения качества. Образцы и пресс-Формы подвергают отжигу в контейнере с плавким затвором в порошковых смесях, составкоторых приведен в табл. 1: при 1000 С в течение 6 ч. После отжига проводят химико-термическую обработку - борирование из обмазок следующего состава: карбид бора - 70 Ж + окись хрома - -25+ фтористый натрий - 5 Е.Выдержка при 1040 С составляет 1 ч. Толщина боридного слоя после такой обработки на стали ЗХЗМЗФ 80 мкм.С температуры насыщения осуществляют закалку в масло с последующим отпуском при 600 С в течение 2 ч.Материалы, используемые при насыщении, применяют в виде порошков: окись алюминия, никель, хлористый аммоний, железо, фтористый натрий.ЭЖелезо используется для обеэуглераживания, хлористый аммоний - как активатор, никель - как поставщик атомов никеля, окись алюминия - для предотвращения спекания.5 1509422Смесь карбида бора, окиси хромаи фтористого натрия обеспечиваетпроцесс борирования,Результаты испытаний приведеныв табл. 1Результаты сравнительных испытаний на разгаростайкость и долговечность пресс-форм литья алюминия сплавов представлены в табл, 2,Данные табл, 2, показывают, что обработка по предлагаемому способу (составы 1-3) повышает разгаростойкость в 1,8-2,0 раза по сравнению с известной обработкой стали ЗХЗМЗФ (состав 6). Стойкость пресс-Форм для литья алюминиевых сплавов, обработанных по предлагаемому способу, в 1,8 раза выше по сравнению с известным. Формула изобретения Способ упрочнения стальных иэделий, преимущественно пресс-форм для литья под давлением, включающий никелирование и закалку, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения разгаростойкости и долговечности, никелирование проводят. при диффузионном насыщении в среде, содержащей следующие компоненты, мас.7:Никель 10-15Окись алюминия 20-35Аммоний хлористый 2-4Железо 46-68 в течение времени, необходимого для получения упрочненной эоны, равной сумме. глубины подслоя (э) и диффузионного слоя (1), при этом глубина подслоя рассчитывается по формуле 1 Кс2 бо,сод -9,6 12, 10, 8 0 210 120 260 140 220 130 320 200 120 220 52 10 35 61 15 20 61 12 25 У 0,5 9 19 43,5 . 16 36 0 5ИэИз табл, 1 следует, что обработка по предлагаемому способу позволяет повысить разгаростойкость в 3-3,5 раза, долговечность пресс-Форм для литья под давлением латуни в среднем 2,5-3,5 раза (составы 1-3), Состав 4 недостаточно эффективен из-эа повышенной прочности подслоя, вызван ной, низким содержанием никеля, Состав 5 не позволяет повысить свойства изза малой толщины зоны повышенной вязкости и пластичности, в результате чего трещина распространяется эа ее 20 пределы.П р и м е р 2. Исследования разгаростойкости и долговечности проводят на образцах и пресс-формах из стали ЗХЗ 11 ЗФ. Разгаростойкость оце нивают аналогично примеру 1. В производственных условиях проходят испытания из стали ЗХЗМЗФ для литья детали "ручка" из алюминиевого сплава АЛ. Пресс-Формы подвергают отжигу в контейнере с плавким затвором в порошковых -смесях, состав которых имеется в табл. 2, при 1000 С в течение 10 ч.о После отжига проводят закалку с 1040 С и отпуск при 600 С, а затем аэотиро,вание: 520 С - 12 ч в среде диссоциио 35о рованного аммиака, нагрев до 620 С без подачи аммиака, выдержка 0,5 ч, охлаждение до 520 С и выдержка 4 ч без подачи аммиака, Толщина аэотиро 40 ванного слоя о = 220 мкм. мпоненты порошковой смесидля отжига, мас,Х М А 1 0 НН л г1509422 Таблица 2 Сос" ДолговечТолщинавязкой Компоненты порошковой смесидля отжига, мас.Х тав зоны наность, тыс,шт ОТЛИВО 1 А 1203 Мне е, Редактор Н.Гунько Техред И.Верес орректор Т.Малец Подписноебретениям и открытиям при ГКНТ СССаушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101 1 О 35 15 20 12 25 5 919 5 16 36 Заказ 5766/23 Тираж 9 ВНИИПИ Государственного комитета по и113035, Москва, Ж,ТолщинаВЯЗКОГОСЛОЯпослеотжига,440 480 450 540 400 сыщения8 -Ь,мкм, 8220 мкм 220 260 230 320 180 Разгаростойкость,мкм