Способ упрочнения деталей

ОВЕТСКИХ ИСТИЧЕС СПУБЛИК Е л, 1 ЯЩ 1 Я В периода времени, о :(С р ага +С д С и С - теплоемкост( А тута прикладнои фик овы соответственн атериалов покрытия отности материало ЬЭ ДАРСТВЕННОЕПАТЕНТНОЕМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ 1) 4869723/08 2) 28,09.90) 0,12.93 Бюп Ь 48-4 1) Опытный Завод Инст ССРМ 2) Козин В.М.; Ермилов 4) СПОСОБ УПРОЧН 7) Использование: эле е металлических детал ность изобретения: ектроэрокионного пеги ествпяют обработкуВ.В.; Сафонова Л.И.ениЯ ДетАлеИ ктрофикическое упрочне ей машин и инструментонепосредственно посл рования стальных детале детали холодом в течени(51) 5 В 23 Н 9 ОО формулегде ия и осодности ъемные ; Ы детали; дом; Т2 пределяемого по ,/л,) т,дт,-т,), и материалов покрыт Л иЛ - теплопрог и основы,"р ир - о1 2 в покрытия и основы толщина покрытия; Ы - толщина подслоя г Т - температура детали до обработки холо- температура охлаждающей среды 1 таблИзобретение относится к машиностроению, в частности к упрочнению металлических деталей машин и инструментов,Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик стальных дета лей эа счет структурных изменений подслоя.Способ осуществляют следующим образом.Непосредственно после электрофизической обработки детали в упрочненном слое дополнительно осуществляют аустенитно-мартенситное превращение путем обработки поверхности детали холодом в течение периода времени, зависящего от 15 материалов основы и покрытия и определяемого по формулегде С 1 и Сг - теплоемкости материалов покрытия и детали (основы) соответственно;Л 1 и А - теплопроводности материалов покрытия и основы;р 1 и р 2- объемные плотности материалов покрытия и основы;Ь 1 - толщина покрытия;Л 2 - толщина подслоя детали;Т 1 - температура детали до обработки холодом; 30Т 2 - температура охлаждающей среды.Величину толщины покрытия и толщины подслоя определяют экспериментально по микрошлифу образца.Подслой представляет собой область 35 термического воздействия импульсных разрядов и для закаленных сталей является зоной отпуска, величина которой определяется параметрами разряда.Обработка холодом закаленных дета лей после упрочнения, включающего тепловое воздействие, позволяе ликвидировать или значительно уменьшить остаточный "мягкий" аустенит в структуре упрочненного слоя за счет превращения его в "твердый" мартенсит. В результате значительно возрастает твердость, а следовательно, и износостойкость упрочненного слоя, состоящего из нанесенного материала покрытия и подслоя, т,е. приповерхностного слоя детали.Вязкая сталь хорошо работает при переменных нагрузках, но обладает низкой износостойкостью, Твердая сталь обладает хорошей иэносостойкостью, но плохо работает при переменных нагрузках, 55Обработка детали холодом в течение короткого периода времени, зависящего от материалов детали и покрытия, позволяет осуществлять охлаждение всего упрочненного слоя, не охлаждая при этом сердцевину детали. При этом получают иэносостойкую деталь с твердой поверхностью и вязкой сердцевиной, обладающую способностью работать при переменных нагрузках.Температура мартенситного превращения инструментальной стали некоторых основных марок приведена в табл,1,Продолжительность выдержки между упрочнением и обработкой холодом при комнатной температуре значительно влияет на стабилизацию аустенита.По продолжительности выдержки все стали можно разделить на три группы,К первой группе относятся стали, практически нечувствительные к времени выдержки, Это хромоникелевые стали (например, 18 Х 2 Н 4 ВЛ, 12 Х 2 Н 4 Л и т.д,).К второй группе относятся стали, обладающие склонностью к стабилизации аустенита при выдержке между упрочнением и обработкой холодом 2-3 ч. К этой группе принадлежат хромистые цементируемые стали, инструментальные стали ХГ, ХВГ, Х 12. Х и т,д, и быстрорежущие стали Р 9, Р 18 итд,Стали третьей группы не допускают никакой выдержки. В этом случае выдержка при комнатной температуре даже в течение часа может значительно снизить эффект от применения охлаждения. К этой группе относятся инструментальные стали У 8, У 10, 9 Х, 9 ХС и т,д, и углеродистые стали 10, 15, 20,Таким образом, в общем случае предпочтительно подвергать деталь обработке холодом непосредственно после процесса упрочнения электрофиэическим способом,Способ поясняется примерами, П р и м е р 1. Образец из стали 2 ХЗ подвергают обработке электроискровым легированием (ЭИЛ) на установке "Элитрон 22 А" в режиме Ч медным электродом. Удельное время легирования - 2 мин/см, В2 результате получено покрытие иэ меди М 2 О 4 мм, толщиной 72 мкм ( Л 1 = 7210 м),Толщина подслоя детали 34 мкм ( Ь 32 -- 34 10 б м).Непосредственно после обработки ЗИЛ всего образца его помещают в камеру холода (КТХ) при температуре, равной точке М - 100 С конца мартенситного превращения стали 20 ХЗ (табл.2),Образец до охлаждения находился нэ воздухе при комнатной температуре, при ЭИЛ происходит локальный кратковременный нагрев в точке обработки, но общий тепловой баланс детали не меняется. Таким образом, температура детали до охлажде ния Т 1= 293 К, температура охлаждения Т-90 9 ХС ХВГ ХГ 20 ХЗ 13 Н 2 А 13 Н 5 А 12 Н 5 А 18 Х 2 Н 4 ВА У 7-60 73 К, Время обработки холодом с = 5 с,и охлаждении детали в течение 5 с до Т =К (-100 С) происходит отвердеваниедслоя, но сердцевина детали остаетсякой.Твердость детали до обработки НЯС 54.Твердость подслоя после ЭИЛ НЯС 48.Твердость подслоя после охлаждения, С 60.В результате твердость увеличилась на6 д,П р и м е р 2. Образец - деталь из сталиХ 18 Н 10 Т подвергалась упрочнению титан вым сплавом ВТ 1 на установке ЭФИ.Удельное время легирования 3 мин/см2н режиме И 1.Точка Мк (конец мартенситного превращ ния) - 110 С для стали 12 Х 18 Н 10 Т.Для стали 12 Х 18 Н 10 Т:С 2 10 = 0,378кг Кь,4 - ."- - ,м с Ко 7 9 10 з / зДля титанового сплава ВТ 1:С 110 = 0,430 Дж кг 1 К 1,Л 1.= 20 Дж м 1 сК 1,р 1=4,5 1 О кГ/мэ,Толщина титанового покрытия 52 мкм =Толщина подслоя после ЭИЛ 18 мкм = Т 1=293 КТ 2=-163 К,Время охлаждения с = 12 с,Результаты обработки:Твердость детали до обработки НЯС 58.Твердость подслоя после ЭИЛ НЯС 4851.Твердость подслоя после охлажденияНЯС 63,10 Твердость подслоя увеличилась на 5 ед.Данный способ упрочнения деталей позволяет устранить недостатки, присущиемЕтодам злектрофиэического упрочнения, аименно. образование в приповерхностном15 слое участков с пониженной твердостью,возникающих в результате мартенситноаустенитного перехода под действием высоких температур. Суммарная твердость детали после аустенитно-мартенситного превращения в поверхностном слое повышается. При этом низкотемпературное воздействие длится период времени, необходимый для охлаж дения только поверхностного слоя,сердцевина детали не успевает охладиться и остается вязкой, что позволяет испольэовать детали после обработки в условиях переменных нагрузок.30 (56) Авторское свидетельство СССРМг 833424, кл, В 23 Н 9/00, 1979. Г ани ы п ев а ения,С