Способ комплексного упрочнения поверхности Советский патент 1991 года по МПК C23C10/54 

Изобретение относится к химико- термической обработке, в частности к диффузионному насыщению поверхности инструментальной стали карбидообразу- ющими элементами, и может быть использовано для повышения стойкости и долговечности инструментов и деталей машин.

Цель изобретения - увеличение стойкости изделий за счет повышения поверхностной твердости и ее плавного уменьшения к сердцевине.

Способ включает насыщение изделий в две стадии - вначале при 900-950°С, а затем при 1000-1100°С с суммарной выдержкой 2 ч в порошковой смеси при следующем соотношении компонентов, масД:,

Титан35,5-36,5

Окись хрома 53,5-54,5 Углерод , 0,5-1,5 Хлористый аммоний Остальное

В качестве углерода используют графитовый порошок, сажу или измельченный корбюризаторо

Так как коэффициент термического расширения карбидов хрома (9,4 10 град) больше коэффициента термического расширения углеродистой стали, а твердость карбидов хрома (16000-18000 МПа) тоже имеет промежуточное значение, то создание подслоя, состоящего в основном из карбидов хрома, приводит к снижению напряжений между основным металлом и диффузионным слоем. Так как карбиды хрома образуются при более низкой температуре, чем карбиды титана, то для формирования комплексного двухслойного покрытия процесс проводят в две стадии. На первой стадии происходит образование подслоя, состоящего в основном из карбидов хрома с небольшим содержанием карбидов тита

на, так как нагрев производят в области температур 900-950°Со Твердость этого подслоя 18000-20000 МПа, на второй стадии происходит формирование внешнего слоя, состоящего в основном из карбида титана, твердость которого достигает 45000 МПа. Нагрев на этой стадии производят при 1000- 1100°С. Таким способ создается покрытие с более плавным переходом по твердости и коэффициенту термического расширения толщиной до 60 мкм при общей выдержке в области температур 900-1100°С 2 ч.

Пример. Готовят смесь, состоящую из порошков титана, окиси хрома, хлористого аммония и графитового порошка. Смесь засыпают в металлические контейнеры, в которые затем по- гружают образцы из стали Х12М. Контейнеры выдерживают при 920 С в течение 1 ч, затем температуру повышают до 1020°С0 Выдержка при этой температуре составляет 1 ч в атмосфере водорода. Методами металлографического анализа, измерением микротвердос- тп н микрорептгеноспектральным анализом на сканирующем электронном микроскопе устанавливают структуру, мик- ротвердость и химический состав диффузионного покрытия„ Комплексное двухслойное покрытие состоит из двух подслоев. Нижний подслой имеет твердость 18000-70000 МПа толщиной 25-30 мкм и состоит в основном из карбидов хро- ма с небольшим содержанием карбидов титана, а верхний подслой толщиной 25-30 мкм состоит в основном из карбидов титана с небольшим содержанием карбидов хрома, твердость которого 40000-45000 МПа,

В таблице показано влияние состава насыщающей среды и режима обработ

0 5 „ -

0

ки на микротвердость поверхностного слоя и стойкость инструмента.

I

Использование предлагаемого способа позволяет получить следующие преимущества :

изменяя время выдержки на каждой стадии, можно варьировать толщину н нижнего и верхнего подслоя, а также их фазовый состав, тем самым получать оптимальные свойства диффузионного покрытия с учетом конкретных условий работы инструмента;

повышается стойкость инструмента в 2-5 раз за счет плавного изменения твердости, начиная от основного металла и кончая его поверхностью, что исключает наличие нежелательного перепада напряжений в металле.

Формула изобретения

Способ комплексного упрочнения поверхности преимущественно инструментальной стали, включающий насыщение в смеси, содержащей порошки титана, окиси хрома и хлористого аммония, отличающийся тем, что, с целью увеличения стойкости изделий за счет повышения поверхностной твердости и ее плавного уменьшения к сердцевине, насыщение проводят в две стадии - вначале при 900-950°С. а затем при 1000-1100°С с суммарной выдержкой 2 ч, причем в насыщающую смесь дополнительно вводят углерод при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Титан35,5-36,5

Окись хрома 53,5-54,5 Углерод0,5-1,5

Хлористый аммоний Остальное

Изобретение относится к химико- термической обработке, в частности к диффузионному насыщению поверхности инструментальной стали, и может быть использовано для повышения стойкости инструмента. Цель изобретения - увеличение стойкости изделий за счет повышения поверхностной твердости и ее плавного уменьшения к сердцевине. Изделия насыщают в две стадии - вначале при 900-950°С, а затем при 1000- 1100°С с суммарной выдержкой 2 ч в порошковой смеси при следующем соотношении компонентов, мас.%: титан 35,5-36,5; окись хрома 53,5-54,5; углерод 0,5-1,5; хлористый аммоний остальное. Это позволяет повысить стойкость инструмента в 2-5 раз. 1 табл.

900-1000

920-1020

920-1020 950-1080

900-1100