Способ поверхностного упрочнения стальных изделий

(51) 5 С 23 С 8 70 ТЕНИЯ дов Владимирандр КимовичГО УПРОЧНЕталлургии, в частфузионных покрыет быть использоКомитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам ПИСАНИЕ И(54) СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к мности к способам нанесения дифтий на стальные изделия, и мож вано в машиностроении для их поверхностного упрочнения. Сущность изобретения: на стальные изделия, преимущественно из инструментальных сталей, наносят легирующую обмазку, после чего их помещают в изолированную камеру и проводят термическую обработку путем подачи детонирующей газовой смеси под давлением, обеспечивающим нагрев пасты и поверхности изделия до температуры плавления. 2 табл, 1 ил.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к металлургии, в частности к способам нанесения покрытий на металлы и сплавы, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения изделий и инструмента из сталей,Известен способ борирования стальных изделий (1), заключающийся в том, что на изделия наносят слой пасты из материала покрытия, после чего его помещают в печь, где совмещаются процессы закалки и металлизации, затем изделие охлаждают в масле. Продолжительность обработки в печи составляет 1-6 ч, что является серьезным недостатком данного способа.Известен также способ лазерной химико-термической обработки стальных изделий по а.с. М 1475975, кл, С 23 С 8/70, принятый за прототип.Согласно этому способу на обрабатываемую поверхность изделия наносят легирующую обмазку и нагревают лучом непрерывного лазера, увеличивая скорость сканирования луча на каждом следующем проходе в и (и - 1) раэ, где п - кратность обработки.Недостатком способа - прототипа является длительность процесса обработки, связанная с необходимостью многократного прохода сканирующим лучом по обрабатываемой поверхности,Кроме того, известный способ не позволяет одновременно обрабатывать несколько поверхностей, расположенных на различных уровнях; одновременно обрабатывать несколько иэделий со сложной формой поверхности; обрабатывать глубокие пазы, расположенные, например. в "тени" по отношению к лазерному лучу.Целью изобретения является повышение производительности способа за счет ускорения процесса обработки и обеспечения воэможности обработки нескольких иэделий.Для решения данной технической задачи в известном способе поверхностного упрочнения стальных изделий. заключающемся в нанесении на обрабатываемую поверхность легирующей обмаэки и последующей термической обработке, согласно изобретению. изделия с обмаэкой помещают в изолированную камеру, а термическую обработку производят путем подачи в нее деторирующей газовой смеси под давлением, обеспечивающим нагрев пасты и поверхности иэделия до температуры плавления.Отличие заявляемого способа от известного заключается в том, что термообработку изделий с нанесенной на них упрочняющей обмазкой осуществляют импульсом энергии. возникающей в процессе горения детонирующей газовой смеси в изолированной камере.Известно использование детонирующей смеси для детонационного напыления порошкообраэных материалов на металлы для формирования износостойкого покрытия,Однако согласно заявляемому изобретению имеет место иной механизм формирования упрочняющего покрытия на изделиях, На изделия предварительно наносят элементосодержащую обмазку, а в устройстве, реализующем способ, отсутствует основной конструктивный элемент детонационной установки - ствол, формирующий направленный поток газовой смеси, Газовая смесь взрывается в закрытой камере, где помещаются упрочняемые иэделияСкачок давления, температуры, ударная волна, как продукты взрыва газовой смеси, играют роль катализатора для горячего прессования слоя обмазки и проникновения элементов в поверхностный слой изделия,На чертеже изображено предлагаемое изобретение,устройство включает в себя изолированную камеру 1, в которую на технологических подставках 2 устанавливают упрочняемые изделия 3 с легиросодержащей обмаэкой, Горючий газ и кислород под давлениями, пропорциональными ходу поршней гаэодозирующей системы 4, смешиваются в смесительном блоке 5 и заполняют камеру 1, обволакивания иэделия. Смесь зажигается от свечи 6. Поддействием высокой температуры и давления происходит образование карбидов бора и боридов железа в поверхностном слое изделий.П р и м е р. Производилась обработка рабочих кромок концевых фреэ и спиральных сверл из материала Р 6 М 5, предварительно термически закаленного до НРС 61-63, На рабочие кромки был нанесен слой обмаэки толщиной 10-50 мкм, содержащий мас,:аморфный бор 40-50тетрафторборат калия 10 - 15глицерин 15-20 порошок Т 15 К 6 остальноеОбмаэка наносилась на обезжиренную обрабатываемую поверхность с помощью стеклянной пластинки, Фреэы и сверла были установлены вертикально в отверстия металлической подставки, которая помещалась в изолированную камеру диаметром 250 мм и высотой 150 мм термоэнер етической установки мод. 250-5-23 Е фирмы94 Ф за диско 080 мм реза диск О 80 мм Фреза дис 080 м Метчик 8"Бош" ФРГ, В камеру подавался кислород и природный гаэ в соотношении 4: 1 под давлением. После вспышки искры смесь взрывалась, Давление газов в камере подбирается таким, чтобы паста и поверхность обрабатываемого изделия разогревались до температуры плавления, при которой происходит упрочнение и легирование, Вследствие мгновенности процесса основная масса иэделия нагревается не выше 100 С. П од действием высокого давления и тепловой энергии, возникающих во время детонационного горения смеси. произошло образование карбидов бора и боридов железа в поверхностном слое.Микротвердость измерялась с помощью прибора ПМТ-ЗУ 42 на рабочих кромках до и после обработки. Данные замера представлены в табл,1, В табл.2 приведены результаты измерений микротвердости инструмента, упрочненного известным способом (лазерным борированием).Использование заявляемого изобрете ния позволяет сократить затраты временина процесс упрочняющей обработки стальных изделий в 325 раз в сравнении со способом-прототипом, сохраняя при этом, а в отдельных случаях и повышая поверхност ную твердость упрочняемых изделий в сравнении с изделиями, обработанными известным способом,(56) Разработка способов и средств для про 15 цессов упрочнения поверхностей металлов борированием, Обзор М 4206, ЦНИИТЭИ,Москва, 1987, с, 5, таблица 1, и/и 1 б,Авторское свидетельство СССР 1 Ф 1475975, кл. С 23 С 8/70. 20 Таблица 12001967 Составитель В. МушкаТехред М. Моргентал Корректор М. К дактор С. Кулакова Подписнотента кая наб., 4/5 аказ 3157 Тираж НПО "Поиск" Ро113035, Москва, Ж, Рау ельский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Про ственно Формула изобретения СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, преимущественно из инструментальных сталей. включающий нанесение на поверхность легирующей обмазки и последующую термическую обработку, отличающийся тем,что изделия с обмазкой помещают в изолированную камеру, а термическую обработку проводят путем подачи в нее 5 детонирующей газовой смеси под давлением, обеспечивающим нагрев пасты и поверхности изделия до температуры плавления.