Способ химико-термической обработки изделий из сплавов титана Советский патент 1983 года по МПК C23C11/00 

;

ро

ьэ Изобретение относится к метсШлургии, а именно к комплексной . химико-термической обработке изде ,лий из титановых сплавов, и может быть использовано при упрочнении деталей из этих сплавов, работающих в условиях износа. Известен способ оксидирования в печи в атмосфере воздуха с нормальным давлением при 800-1200с в , течение 0,5-16 ч 1. Однако данный, способ не позволя ет получить достаточно толстые диф фузионные слои с равномерным распределением твердости по их сечеиню без скалывания зоны хрупких ок лов титана. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ химико-термической обработки изделий из сплавов титана, которлй заключается в насыщении образцов в атмосфере разреженного воздуха при остаточном давлений рт.ст. в интервале температур 1050-106О°С с последуищим охлаждением со скоростью 150 . Толщина оксидированных сл ев после такой обработки составляет 70 мкм, твердость 1000 1200 кг/мм 2. Недостатком известного способа является то, что процесс насыщения имеет довольно низкую интенсивность, а показатели твердости силь но снижаются уже при малейшем удалении от поверхности. Кроме того, разрежение порядка IlO MM рт.ст. создает ряд технологических трудностей для осуществ ния известного способа в производственных условиях. Целью изобретения является уско рение процесса насыщения и получение диффузионных слоев с равномерным распределением твердости по се чению. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу химикотермической обработки изделий из сплавов титана, включающему оксиди рование в атмосфере воздуха при 1050-1060°С с последующим охлаждением со скоростью 150-200 С/ч, пер оксидированием на изделие наносят медное гальваническое покрытие тол щиной 0,1-0,15 мм, затем проводят диффузионный отжиг в Зс1ЩИТНОЙ аТМО фере при 850-900°С в течение 1,01,5 ч и охлаждение, а последующее оксидирование проводят при атмосфе ном давлении. За 1-1,5 ч дополнительного диффузионного отжига гальванических омедненных образцов при форм уется медненный слой толщиной 125 150 мкм. Такая структура необходима для получения после насыщения кислородом воздуха .толстых упрочненных слрев с равномерным распределением твердости по сечению. Во время нагрева на воздухе до 10501060°С медненных при отжиге в защитной атмосфере образцов проходит комплексное насыщение титана и его сплавов с медью и кислородом, исключающее образование зоны хрупких окислов титана за счет легирования диффузионного слоя медью. Меднооксидирование позволяет получить однородный по микроструктуре упрочненный слой на титановых сплавах. При толщине гальванического покрытия меньше 0,1 мм толщина меднооксидирования снижается, а с увеличением толщины толще 0,15 мм происходит отслоение покрытия в процессе последующего комплексного насыщения. В связи с бурным ростом зерна при пребывании титановых сплавов в интервале температур р-области верхнйю температуру изотермической выдержки для диффузионного отжига ограничили 900°С. Уменьшение же температуры изотермической выдержки ниже 850°С снижает эффект дополнительного диффузионного отжига. Изотермическая выдержка 1 ч необходима для достаточно прочного дифФУзионного сцепления медного гальванического покрытия с титаном. Увеличение выдержки более 1,5 ч нецелесообразно по причине возможного образования пористости из-за истощения диффузионного источника меди. Исключение из технологии меднооксидирования разрежения воздуха улучшает технологичность предлагаемого способа, не ухудшая свойств покрытия. Пример. Производят оксидирование гальванически омедненного титанового сплава ВТЗО в атмосфере воздуха после предварительного отжига в защитной атмосфере аргона при , На прутки 6 мгд наносят слой меди толщиной О,1 мм в гальванической ванне с цианистым электролитом. Затем омедненные прутки отжигались в печи в защитной атмосфере аргона при 900°С в течение 1 ч. Охлаждение после термодиффузионного отжига производили со скоростью 150-200°С/ч также в защитной атмосфере. Меднооксидирование прутков, прошедших термодиффузионный отжиг, производили в печи в атмосфере воздуха при в течение 1 ч. Давление воздуха в печи при насыщении равнялось атмосферному. Охлаждение образцов производили с.печью со скоростью 150-200 с/ч. : Для получения сравнительных данных производилось химико-термическая обработка по известному способу, а также меднение образцов с гальваническим покрытием толщиной 0,1 мм в защитной атмосфере аргона при 1050 в течение 1ч.

Проводилось изменение толщины и микротвердости диффузионных слоев. Данные сведены в таблицу.

В таблице приведены данные химико-термической обработки изделий известным и предлагаемым способами I

В предлагаемом способе равномерность распределения микротвердости по сечению (иначе говоря, интенсивность ее снижения) упрочненного слоя определялась расстоянием от поверхности до слоя, с микротвердостьюне менее, 500 кг/мм, что соответствует величине эффективного упрочнения поверхности образца. Так при обработке по известному способу микротвердость составляет у поверхности 1100 кг/мм, с удалением от нее резко падает; толщина упрочненного слоя с микротвердостью, превышающей 500 кг/мм незначительна. При обработке по предлагаемому способу, значения микротвердости у поверхности составляют 900 кг/юл, а ее снижение с удалением от поверхности происходит более плавно и толщина диффузионного слоя с эффективной твердостью оказывается намного большей, чем при обработке по известному способу.

Использование предлагаемого способа химико-термической обработки сплавов титана обеспечивает по сравнению с существующими способами получение значительно более толстых диффузионных слоев с более равномерiBJM распределением твердости по слою и повьвиенной его прочностью.

СПОСОБ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОП ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СПЛАВОВ ТИТАНА, включающий оксидирование в атмосфере воздуха при ЮБО-ЮбО С с последующим охлаждением со скоростью 150-200 С/ч, отличающийс я тем, что, с целью ускорения процесса насыщения и получения диффузионных.слоев с равномерным распределением твердости по Сечению, перед оксидированием на изделие наносят медное гальваническое покрытие толщиной 0,1-0,15 мм, затем проводят отхшг в защитной атмосфере при 850-900°С в течение 1-1,5 ч и охлаждение, а последующее оксидирование проводят при атмосферном давлении.

Известный -1001200-700

Меднение из гальванического

покрытия толщиной 0,1 мм ,2751100-600

Предлагаемый 1000-1500860-650

Есть

Есть Нет