Способ комбинированной обработки деталей узлов трения Советский патент 1984 года по МПК C21D1/72 C23C17/00 

х

о

00

о Изобретение относится к химикотермической обработке изделий из сплавов на основе железа, предназначается для деталей, работающих в условиях трения, в частности в подшипниках скольжения, и может быть использовано различными предприятидми машиностроительного профиля и ремонтньми службами заводов. Известен способ создания антифрик ционного покрытия на железе и его сплавах, по которому обрабатывающую поверхность подвергают диффузионному силицированию, затем после протравли вания кислотой или хлористым цинком залужйвают и на луженук) поверхность наносят слой ан.тифрикционного металла Ci 2. Недостатками указанного способа являются технологическая сложность, вследствие промежуточных операций, связанных с лужением, а также низкая несущая способность и прочность изделий, так как в результате операций, составляющих известный способ, происходит полный отжиг всего издели Известен способ обработки деталей узлов трения, по которому поверхност деталей подвергают диффузионной мета лизации кремнием,, а затем - газовой цементации. Поверхностный слой, сфор рованный при диффузионном насыщении с применением кремния, имеет пористое строение и поэтому последукицая ц ментация приводит к наполнению порис той поверхности чистьм углеродом. Та кая поверхность хорошо адсорбирует смазку и обладает улучшенными антифрикционными свойствами в режиме граничного трения С2 3. Недостатками известного способа я ляются большая длительность вторично обработки и силицированных деталей, что значительно усложняет и удорожае технологию, а также отжиг и перегрев сердцевины деталей, приводящие к сни жениш их механических характеристик. Для исправления указанных дефектов необходимо последующее термическое улучшение, еще более усложняющее про цесс обработки. Цель изобретения - упрощение технологии и првьш1ение эксплуатационной стойкости. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу комбинированной обработки деталей узлов трения, включающему силицирование и последующее насыщение антифрикционным материалом, после силицирования производят изотермическую закалку, в процессе которой производят насыщение антифрикционным материалом. Достаточно высокая теплопроводность расплава обеспечивает быстрое и равномерное охлаждение в интервале 650-400°С, когда аустенит наименее устойчив, приводя тем самым к бейнитным превращениям в подслойной зоне, обогащенной углеродом, вытесненным туда в процессе силицирования, и в сердцевине стали. Взаимодействуя с раскаленной пористой силицированной поверхностью, металл из расплава осаждается на ней как за счет наполнения пор, так и в результате взаимодействия с силицированной поверхностью по диффузионна-дислокационному механизму. Пример 1. Производят обработку образцов из стали 45. После силицирования в активной смеси при на образцах получают силицированкый слой толщиной 0,4-0,45 мм с пористостью около 20%. Образцы подвергают закалке с 850 С в расплав баббита Б83, находящийся при 390 С (первая партия) и подвергают газовой цементации в ретортной печи 3 ч (вторая партия). После 40 мин вьщержки в баббите на поверхности образцов первой партий обнаруживают несплошной слой, состоящий из частиц баббита, прочносцепленных с поверхностью в местах выхода ча нее пор силицированного слоя. Твердость, опр(гделенная на поперечном к поверхности шлифе, составит 34-36 НВС в сердцевине образца и 45-47 НВС в подслойной зоне. Испытания образцов обеих партий осуществляют в условиях сухого трения и трения со смазкой в паре с контртелом из закаленной стали У8. При обоих видах испытаний коэффициент трения на стадии приработки на закаленных образцах в 1,5-2 раза ниже, чем у цементированных, а весовой износ в 2,7-3 раза меньше. Увеличение удельной нагрузки показывает , что задиры и схватывание у образцов второй партии наступают при 6-7 МПа, а у образцов первой партии - при 10-11 МПа. Пример 2. Производят обаботку образцов призматической формы из стали У8. Все образцы подвергают диффузионному хромосилицированию, в результате чего на них образуется слой пористостью 10-15%, содержащий у поверхности по данным спектрального анализа Л14% кремния и 7% хрома. Затем одну партию образцов подвергают газовой цементации, а вторую - закалке в сплав Вуда, находящийся при . Затем образцы подвергают испытаниям на износ по схеме вращающийся диск - плоскость, предусмотренной ГОСТ 23.204.78, при разгрузке 30 кгс без смазки. Цементированные образцы демонстрируют задир в начале испытания, а на закаленных в сплав Вуда определяют показатель интенсивности изнашивания 1,95x10 .

Пример 3. Производят обработку серого чугуна с феррито-перлит ной матрицей. В результате силицирования на образцах сформируется диффузионный слой толщиной более 1 мм с содержанием кремния у поверхности и с пластинами Графита, увеличенными по сравнению с сердцевиной. Часть образцов подвергают закалке в расплав свинца, находящийся при . Испытание на трение с возвратно-поетупательным движением образцо по стали У8 со скоростью 0,05 м/с показывает, что весовой износ закаленных в свинец образцов в 6-8 раз .

меньше, чем у необработанных.

Предлагаемый способ позволяет производить обработку деталей различных форм и размеров с минимально возможным расходом антифрикционных металлов в зависимости от вида диаграммы распада аустенита сталей, из которых изготавливаются обрабатываемые изделия, закалка может производиться в сплавы, имеющие температуры плавления различные (легкоплавкиеj начиная со сплава Вуда, типографские цинковые, баббиты и также специальные сплавы, образующие легкоплавкие эвтектики). .

По сравнению с известными методами, изобретение позволяет сочетать .высокие механические свойства деталей с простой и недорогостоящей технологией их обработки, что значительно расширяет диапазон возможного примейения антифрикционных металлических покрытий.

При использовании изобретения увеличивается ресурс работы узлов и машин в целом, сокращаются расходы на приработку деталей, а так-f же во многих случаях вследствие исключения дорогостоящих антифрикционных сплавов, которые могут быть заменены дешевыми конструкционными материалами.

СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЖЙ УЗЛОВ ТРЕНИЯ, включающий силицирование и последующее насьщение антифрикционным материалом, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии и повышения эксплуатационной стойкости, после силицирования производят изотермическую закалку, в процессе которой производят насыщение антифрикционтгым материалом.