Способ химико-термической обработки стальных изделий

,140 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ЗС 8/ ЕННЫЙ КОМИТЕТЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМСССР ГОСУД ПО ИЗО ПРИ ГНН САНИЕ И ТЕНИЯ и клонност 4 табл ретени н ится к металлу имико-термичес малолегирован й еи, применяемы изготовления Фпресс-Форм пр ботки изделий и может быть и троении для уп стальных изде рочнения пове т оном поле.Введеницеллюлозыротивление ель изобретения. - повышение и ние склонност деформации. зотирование в в растворе, состоикости, уменьшналипанию и снижениСпособ включаетэлектролитной плазм Н АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке изделий иэ малолегированных конструкционных сталей, при меняемых преимущественно для изготовления Формообразующих деталей прессформ простой Формы для переработки изделий из резины, пластмасс, и может быть использовано в машиностроении для упрочнения поверхности стальгии, в частности кобработке изделий иконструкционных сталпреимущественно длямообразующих деталеитой Формы для переррезины и пластмасспользовано в машино ных изделий. Цель - повышение зносостойкости, уменьшение склонности кналипанию и снижение деформации. Способ включает азотирование в электролитной плазме в растворе, содержащемследующие компоненты, мас.Е: хлористый аммоний 10, азотнокислый аммонпй5-10; сульфитный щелок варки целлюлозы 75-80; вода остальное при 740750 С, закалку с температуры азотирования, нагрев до температуры отпускасо скоростью 300-320 С/ч. Отпуск совмещают с оксидированием и проводятна воздухе при 350-380 С, Охлаждениеосуществляют в растворе для азотирования в импульсном магнитном поле.Способ позволяет повысить износостойкость в 1,5 раза, деформация изделийснижается в 2-10 раз и уменьшается алипанию. 1 з.п.ф-лы,держащем, мас.7: хлористый аммоний 10, азотнокислый аммоний 5-10, сульФитный щелок варки целлюлозы 75-80; вода остальное.при 740-750 С, закалку с температуры азотирования, нагрев до температуры отпуска со скоростью 300-320 С/ч. Отпуск совмещают с оксидированием и проводят на воздухе при350-380 С, а охлаждение - в растворе для азотирования в импульсном магнитсульфитного щелока варкиэлектролит изменяет соплектролита, стабилизируетФормирование у поверхности деталей газовой Фазы, из которой поступает в сталь азот. Одновременно происходит сульфидирование за счет серы, на 5 ходящейся в лигносульфонатах щелока, что улучшает прирабатываемость поверхности пресс-Форм, Стабилизируется скорость охлажцения в интервале закалочных температур, исключается трещинообразование, отпуск на воздухе при 350-380 С совмещен с оксидированиемВыбранный интервал температур отпуска на 80-90 С ниже общепринятого; для пресс-форм, исключает образованче несплошной, хрупкой окисной пленки, "нимает напряжения в переходной зоне слоя и позволяет сформировать пористую оксидную пленку, хорошо пропиты вающуюся серой при охлаждении в раст-, воре сульфитного щелока от температур 350-380 С, Магнитное импульсное лоле способствует интенсификации распада мартенсита неполной закалки в 25 подслое с Образованием трос,".томартенсита, тем самым поверхностньй износос 1 Оикий слой Остае вся сд;атььмчто обеспечивает его износостойкость и стойкость против выкрашивания при 30 динамических нагрузках.Улучшение адгезионных свойств поверхности происходит благодаря электрополированию поверхности в процессе обработки а плазме и образованию 35 нитрооксидного слоя.Регламентированная скорость нагрева при отпуске исключает коробление деталей в объеме и позволяет обрабатывать детали с окончательно полиро ванной поверхностью без последующей доводки.Сравнительные испытания прессФорм, обработанных по известному и по предлагаемому способам, показали 45 существенные преимущества. последнего.Так, трудоемкость обработки в предлагаемом способе для пресс-Форм из сткли 40 ХНМ составляет 7- 15 мин/шт, а 50 в известном 70-80 мин/шт. Чистота по" верхности по ГОСТ 2789-73 в предлагаемом способе Кц = 0,125, в извест-, ном К = 0,32, количество отпрессо" ванных резино-технических иэделий до 55 проведения дополнительной полировки составляет в известном способе 12350 шт с износом в виде выкраши" вания, в предлагаемом способе 16420 шт. При этом налипание прес;" суемого материала наблюдается в известном способе через 920 ч эксплуатации, в предлагаемом - через 1130 ч.Проводят Определение склонности к адгезии образцов после азотировани в электролитной плазме с одновремен- ным электрополированием в процессе плазменного нагрева и с последующим оксидированием и охлаждением в сульФосодержац 1 ем растворе. Испытания проводят путем сжатия образцов . на машине Р,5, разогретых до 80-90 С пу" тем размец 1 ения между пластинами резины марки В.В табл.1 приведены сравнительные данные для стали 38 ХА при обработке . по известному и предлагаемому способам.В табл,2 дана характеристика прессФорм из стали 40 ХМ, полученных при обработке по предлагаемому способу, в том числе параметры процесса.Анализ данных, представленных в табл,1 и 2, показывает, что предлагаемый способ эффективен и существенно повышает эксплуатационные свойства пресс-ФормП р и м е р 1. Обрабатывают по предлагаемому способу пресс-формы для изготовления полиэтиленовых крьппек, для банок консервирования салаки, изготовленных из заготовок стали 38 ХС, предварительно нормализованных на воздухе от температуры 870 С.После механической обработки с формированием зеркала пресс-Формы с чистотой поверхности К, = 0,32 по ГОСТ 2789-73 подвергают электролит- ной закалке с одновременным азотированием. Нагрев в течение 7 мин ведут в ванне установки УХТОМв электролите, содержащем, мас.7.: хлористый аммоний 5, азотнокислый аммоний 10; вода 5, сульфитный щелок 80, Режим нагрева и азотирования - с одновременным сульфидированием, температура 740-750 С, плотность тока 1,5-1,8 А/ /дм, напряжение 185 В, охлаждение - в этой же ванне. Отпуск - непосредственно после закалки в шкафу СНВС.4.4,5/3,5 М, скорость нагрева ЗООпС/ч, выдержка 90 мин при 3500 С, охлаждение - в ванне этого же составаКак показали исследования, чистота поверхности пресс-Форм повьппается на5 5 1640202 клаеса, что уменьшает склонность кналипанию полимерных материалов, назеркале образовывается сульфанитридный слои повышенной твердости,П р и м е р 2. Обрабатывают пресс 5формы для прессования крьппек из полиэтилена диаметром 32 мм, изготовленные из стали ЗОХГСА из предварительно нормализованных ат температуры890"С на воздухе заготовок, Фигурупресс-формы обрабатывают в окончательный размер с припускам на электраполирование в процессе сульфоазатираванияи закалки в электролите по предлагаемому способу.Нагрев в ванночке установкиУХТО, содержащей раствор состава,мас,7.: сульфитный щелок 75; амманийхлористьп 10; азотнокисльей амманий 2010, вода 5, проводят при 750 С с охлаждением в этом же растворе.Отпуск ведут в шкафу СНОЛ,5/З,ЗМпри 350 С с нагревом са скоростью310 С/ч и после выдержки 60 мин ахлаждают пресс-Формы в этом же раство -ре в магнитном поле 3500 Э с частотой приложения поля 0.5 Гц.На поверхности деталей образуетсяслой глубиной 140 мкм микротвердостью 30Но,е = 730-745 с повышенным содержанием серы в аксидном наружном слое.Износостойкость пресс-Форм повышает -ся по сравнению с известным способомв 1,9 раза, исключаются случаи схватывания прессуемого материала с поверхностью пресс-формы.П р и м е р 3. Разъемные прессформы из стали 5 ХНМ после закалки от850 С с охлаждением на воздухео40обрабатывают по режимам примера 1на установке УХТОМ, а затем оксидируют при 380 С в течение 90 минс охлаждением в серосодерхащем растворе этого же состава. Скорость нагорева 600, 500 С/ч, как в известных режимах, а также 300-320 С/ч - папредлагаемой схеме.Деформация по опорным поверхностям пресс-Формы сиикается до 1-2 мкм, 50а изменения рабочего диаметра (52 мм)практически не наблюдается. В известном способе нагрева для отпуска иоксидирования тепловые и структурныедеформации в пределах 8-12 и 7- 10 мкмсоответственно.Увеличение скорости нагрева вышевыбранной увеличивает поводку, а сни.жение скорости нагрева ниже 280 С/ч неоправдано удлиняет процесс прогрева и отпуска,В табл, 3 дана сравнительная характеристика пресс-Форм для прессования резина-технических изделий при обработке па предлагаемому и известному способам.Таким образом, регламентированный нагрев при оксидировании и отпуске позволяет получать более однородную хорошо удерживающую сульфанеетраоесеедную пленку при минимальной деформации, В табл.4 представлены эксплуатационные свойства пресс-Форм, для изготовления заглушек иэ литьевага палиампда 610, обработанных па .еэвестнаму и предлагаемому способам.Таким образом, пресс-Формы, прошедшие обработку по предлагаемому способу, имеют износостойкость в 1,5 раза вьппе по сравнению с прессформами, обработанными по известному способу.При этом наблюдается снижение деформаций в 2-10 раз и умеееьшается склонность к налипанию.Формула изобретения1.Способ химико-термической обработки стальных изделий, преимущественна пресс-форм для резины и пластмасс, включающий азотирование и последующее оксидирование, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения износостайкасти, уменьшения склонности к налипанию, азотирование проводят в электролитной плазме в растворе, содержащем следующие компоненты, мас.7:Хларистый амманий 10Азатееакислый амманеей 5-10Сульфитньпе щелок варкицеллюлозы 75-80Вода остальное при 740-750 С с одновременной закалкой,а аксидирование совмещают с отпуском и проводят на воздухе при 350-380 С с охлаждением в растворе для азотирования в импульсном магнитном поле.2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью снижения деформации, нагрев до температуры ок - сидирования проводят со скоростью 300- 320 С/ч.1640203 Таблица 1 Эксплуатационные свойства Относи- тельная Способ обработки Характер износа Число трудоемкость запрессовок х.т.о. полизтиленаэшт МПредлагаемый 14320- 15140 Изменение геомет- Оэ 05-Оэ 20рии выше допустимой 0,100,15 мм по зеркалу пресс-формы 9650-10230 Сколы,налипания 0,8-1 0 Известный+ оАзотирование в электролитной плазме при 745 С в течение5 мин, отпуск 360 С с нагревом 300 С/ч и охлаждениемв растворе с сульфитным щелоКом,гТаблицагУсловия отпуска Ударнаявяэкость,Дж/смз Состав электролита, Е Режим аэотировання и закалки Н 401 ЯНЭМО Э НаО ТемпеОхлажде- ниея СкоЩелоксульфитный ратура с+ Охлаждение с приложением импульсного поля 3700 Э.( ТаблицаЭ Скорость нагрева приотпуске,ос 7 ефорнвия нкн ПрочностьНПа Характернаноса Солеркапие компонентов в электролите,у, резин оксилировання в и отп скаКоличе во зап Способ стрес Времк вытемпература,С совок тыс.вт Линоний Венок ВоЛа Лммоннй леркки,ч суль- фптпый азотнокислый клорис"тый Прелля"гаемый 1 О 4,3 360 80 10 5 1 О В О 5 74 7 15,0 ЭВО 14,5 300 380 15,2 360 320 1 О 1 О Нзвестнья" 600 Нвлнпанне 1090Выкрашива- ние Азотирояянне 520 С, 8 ч9,6 30 2,О 520 Оклазление в известном способе нз поэлуке. Нагрев до 750 С,выдержка 5 мин- 170-185 В,1 = 45-50 А,охлаждение вэлектролите Тип прессформ, рези прслварительнойтермообра- боткн Пресс-формы лля меняет ит резины ИРП,сталь 40 ХО 1 ФЛзакалка 900 С,воз- лук Загрузка в разогретую печьпрогрев, валерика в течение 2 ч, окпазЛение вэлектролите Микро- твердость, 0,49 Нзненение 1400геометриикронок яыведопустимой 390О 2-03 ин 137010 1640203 Т а б л и ц а 4 Износостойкость шт Температура ок- сидироваМ- о ния, С Режим электролитной хи-. Способ Маркастали,размеры Удельныерасходына х.т.о.,руб/шт мико-термической обра- ботки 750 С,5 мин в электролите 2 по табл.1 24300 25100 26400 Предлагаемый Пресс-формы из 350 360 380 0,003 0,002 0,001 стали38 ХС,диаметр32 мм,высота18 мм,нормализация870 СНВ=295310 52016200 Известный3 Азотирование520 С,6-8 ч 0,025 В Охлаждение .в электролите с сульфитным щелоком,Составитель Н.Сункина Редактор С.Пекарь Техред М.Дилык Корректор М.Самборская Заказ 999 Тираж 571 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101