Способ удаления диффузионного слоя

ОЮЗ СОВЕТСНИХОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ 09) СПУЬЛИН 0; С 21 в 1 7 23 ИЗ ЕН ВУ Трудовове нныйсоедиолиГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ С(71) Днепропетровский орденаго Красного Знамени государстуниверситет.им. 300-летия воснения Украины с Россией"Судостроение", 1964, с. 11-20.2. Шальнов В.А. ШниФование и прование высокопрочных материалов.М., фМашиностроениеф, с. 40-42.3. Авторское свидетельство СССМ 329250, кл. С 23 С 9/02, 1970.(54)(57) СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ДИФФУЗИОННОГО СЛОЯ, преимущественно борированного, включающий нагрев, выдержку,охлаждение и механическую обработку,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью увеличения производительности процесса и снижения трудоемкости,нагрев производят в воздушной среде,выдержку проводят вначале в воздушной среде при 900-980 С в течение30-60 мин, а затем - в расплаве бурыв течение 10-15 мин, а после охлаждения промывают в воде с температурой90-100 С.1101472 Марка стали 35 160 155 У 8 40 Х 150 Т а б л и а 2 Пример Время выдержки в печи,мин Характеристикаостаточногослоя Глубинаостаточногослоя,мкм Марка стали Температура печи,оС 10 35, У 8, 85040 Х 140-146 14 РБольшой остаточныйслой 20 130-140 30 120-130 115-125 115 110 45 60 110 120 Изобретение относится к термической обработке деталей и может бытьиспользовано для удаления борированного слоя с отработанных деталей примногократном их использовании.Известны способы снятия тонких 5слоев с поверхности деталей, заключающиеся в химическом травлении 1,Однако применение метода химического травления для снятия борированных слоев малоэффективно. Кроме 10того, для данного способа необходимопредусматривать комплекс мероприятий,обеспечивающих охрану окружающейсреды от загрязнения.Известен способ снятия тонких 15поверхностных слоев путем сошлифовки, сущность которого заключаетсяв удалении тонких слоев с поверхности обрабатываемых деталей посредством абразивных кругов. Применениеэтого способа наиболее целесообразнодля отработанных деталей многократного использования, таких как матрицы, пуансоны и т.д, 2,Однако поверхностное упрочнениедеталей методом борирования приводитк значительному увеличению их стойкости к истиранию и вследствие этого - к увеличению расхода абразивного инструмента, трудозатрат на перешлифовку, к возникновению необходимости использования дефицитного алмазного абразивного инструмента.Иаиболее близким к предлагаемомуно технической сущности и достигае:мому результату является способ 35удаления диффузионного слоя, включающий нанесение на поверхностьсплава с коэффициентом термодинамической активности элемента внедренияниже, чем в очищаемом материале, 40нагрев и выдержку при температуредиффузии элемента внедрения в наносимый сплав, охлаждение и удалениенанесенного слоя механическим илидругим методом 31 . 45Однако известный способ малопроизводителен, так как удаление элемента внедрения диффузии в твердой фазе является длительным процессом. При этом бор, диффундируя в нанесенный слой, увеличивает его твердость и затрудняет удаление нанесенного слоя механической обработки .Целью изобретения является увеличение производительности процесса и снижение трудоемкости.Для достижения поставленной цели согласно способу удаления диффузионного слоя, преимущественно, борированного, включающему нагрев, выдержку, охлаждение и механическую обработку, нагрев производят в воздушной среде, выдержку проводят вначале в воздушной среде при 900-.980 С в тео ,чение 30-60 мин, а затем в расплаве , буры в течение 10-15 мин, а после охлаждения осуществляют промывку в воде с температурой 90-100 С.П р и м е р. Исследованию подвергают обработанные борированные детали из стали марки 35, 48, 40 х. ДанНые измерения глубины борированного слоя представлены в табл, 1.Т а б л и ц а 1 Глубина борированногослоя на детали доэксплуатации, мкм 4Перед повторным борированием осуществляют процесс снятия борированного слоя. Учитывая сравнительную термическую устойчивость борированных слоев при 850 С, выбор температуры нагрева в печи осуществляют начиная с 850 С.Отработка режима выдержки деталей в печи с воздушной средой приведена в табл. 2.Большой остаточныйслой 35, У 840 Х 5 20 30 00 40 Удовлетворительныйрезультат 4 Остатки игл боридовглубиной 10-30 мкм,чередующиеся с оголенными участкамиповерхностиТо же б 110 и Большой остаточныйслой 5, УОХ 980 0 0 8 0 и 30 УдовлетворительныйрезультатОстатки игл 11 12 1и 0 5, У 8 05 довлетворительныйезультат 20 Остатки игл боридо 30 мкм 30 Т п б 35, У 8, 940 Х Удовлетв результа Остатки до 10-30 дующиеся ными уча поверхно То же гл боридовмкм, черес оголенткамитиПри указанных параметрах не удается добиться существенного изменения глубины бсрированного слоя. Нагрев деталей в печи при 1050 С в течение0 ,20 мин позволяет полностью избавиться от слоя боридов. Однако нагрев . 5 .при этой температуре ухудшает струк-, ,туру основного металла детали, В связи с этим в качестве температуры для нагрева выбирают интервал 900- 980 С. ВыдЕржка детали при данной 10 температуре в течение 10-20 мин является недостаточной, так как на рас;сматриваемой поверхности слой остаточных боридов составляет 80-120 мкм, что не позволяет существенно облег-. 15 чить процесс механической обработки шлифовальными кругами. При нагреве в течение 30-60 мин на поверхности детали наблюдаются оголенные участки основного металла, чередующиеся 20 с остатками игл боридов глубиной 10-30 мкм, легко снимающихся в даль-, , нейшем абаразив ными кругами . Дальнейшее увеличение времени выдержки в печи до 110-120 мин существенных 25 изменений не вносит. Поэтому в качестве основных параметров при нагреве отработанных деталей в печи предлагаются температура 900-980 С и время выдержки 30-50 мин. 30При нагреве детали в воздушной Окислительной среде на поверхности образуется пленка окисла ВОЗ. Она плавится при 8500 С. Окисление протекает по границам зерен, в местах де фектов и износа образуются каналы, заполненные расплавом и связывающие атмосферу с основой. В дальнейшем окисление протекает по каналам и распространяется под борированным слоем, разрушая связь с основой. После извлечений деталей иэ печи на их поверхности сохраняется корка окислов. Для ее удаления детали погружают в расплав буры.Выдержка в расплаве буры обеспечивает как растворение пленки окислов с поверхности детали, так и увеличение окисленной прослойки между матрицей и борированным слоем. В результате последний снимается целыми пластами, обнажая основной металл.Результаты обработки режима выдержки в расплаве буры приведены в табл.З, ТаблицаЗЮав 55 60еются остаткирки окислов. 0 Слой окислов удален полностью.5Продолжение табл. 3 12 20 Характеристикачистоты поверхности Температура, воды, С 80 Слой застывшейбуры не смыт 90 Слой застывшейбуры, в основном,смыт. 100 Слой застывшей,буры с 1 ыт полностью Как показал эксперимент, прио отмывке в воде, нагретой ниже 80 С, желаемого результата достичь не уда" ется. Отмывка в воде при 90-100 С в течение более 60 мин существенных изменений не вносит. Таким образом остаточный слой застывшей буры удается отмыть в нагретой до 90-100 С в течение 30-60 мин.Приведенная последовательность и продолжительность операций является достаточной для достижения поло-. жительного эффекта.Проведение операций по предлагаемому способу осуществляется на оборудовании; применяемом в настоящее время на участках термической обработки. В частности для нагрева деталей до 900-980 С используются камерные электропечи сопротивления типа СН 0-3,6.2/10 И 2, для удаления корки окислов - печи-ванны борирования, изготовляемые обычно на основе соляных или цементационных электро- печей например, СВС,3/13-И 1) . Отмывают от пленки застывшей буры Выдержка в буре в течение 5 мин не.позволяет полностью избавиться от корки. Желаемого результата можно достичь при выдержке в буре в течение 10-15 мин, Дальнейшее увеличение времени выдержки в буре нетехнологично,Выгруженные из расплава буры детали имеют на своей поверхности тонкий слой застывшего расплава.В табл. 4 приведены результаты отработки режима отмывки деталей от слоя застывшей буры.Таблица 4Заказ 4727/15 Тираж 900 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП фПатентф, г.ужгород, ул.Проектная, 4 в отмывочной ванне участка термообработки,Предлагаемый способ выгодно отличается от базового,за который принят способ заключающийся в шлифованииУ5 упрочненных борированных деталей в частности, матриц штампов), На проведение этой операции затрачивается б ч. Предварительное снятие борированного слоя предлагаемым способом сокращает время шлифования до 2 ч.Из-эа того, что борирование существенно повьзаает поверхностную твердость металлической поверхности (до НУ 2000), для снятия отработанного борированного слоя приходится применять дорогостоящий алмазный абразивный инструмент. Освобожденную от игл боридов прецлагаеьаюм способом деталь можно шлифовать абразивными кругами, стоимость которых значительно нижеТаким образом, применение Предла- гаемого способа позволяет снизить трудоемкость процесса, сократив время механической Обработки поверхности в 3 раза, удешевить его.