Способ цементации стальных изделий Советский патент 1991 года по МПК C23C8/22 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к химико-термической обработке с использованием лазерного излучения, в частности цементации, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения стальных изделий, преимущественно штампового инструмента.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной стойкости обработанных изделий за счет устранения поверхностных микродефектов

Способ осуществляется следующим образом.

На обрабатываемую поверхность наносят ферромагнитное железное порошковое покрытие, затем наносят графитное порошковое покрытие, .ицы которого распределяются между частицами железного ферромагнитного покрытия, и создают в зоне обработки электрическое поле. Под воздействием электрического поля частицы железного покрытия перераспределяются на поверхности, подлежащей сор , и, концентрируясь по границам имеющихся поверхностных микродефект ОБ, выявляют их. При перемещении эш частицы, выполняя роль транспортного средства, способствуют сочдада участков поверхности с повьпчеьной концентрацией графита в Meeiax пс верхностных микродефектов. Псспе этого осуществляют лазерный нагрев обрабатываемой поверхности. При этом

ъа&

0

кл J03-vi

Й

А.

а счет увеличения поглощающей спообности поверхности в месте микроефекта обеспечивается локальное увеичение интенсивности лазерного возействия, позволяющее устранить по- ерхностный микродефект.

Поверхностные микродефекты являются онцентраторами напряжений и приводят к оявлению и развитию разгарных трещин, что приводит к уменьшению эксплуатационной стойкости штампов, сокращению межремонтного периода, увеличению затрат на ремонт и восстановление штампов, повышенному расходу штамповых сталей.

Предлагаемый способ позволяет выявить поверхностные дефекты на поверхности, подлежащей обработке, создать повышенную поглощающую способность в зоне дефектов за счет концентрации в ней поглощающего покрытия и обеспечить при лазерном нагреве температуру, достаточную для эа- плавления дефекта.

Пример. Лазерной химико-термической обработке подвергают образец, изготовленный из стали Ди-22 (4Х4МВФС) размерами 10 х 10 50 мм, предварительно прошедший ковку, отпуск, предварительную механическую обработку, закалку, отпуск И шлифовку по плоскостям. Как правило, на обработанных плоскостях имеются микродефекты. С целью получения дополнительной информации о наличии поверхностных микродефектов образец подвергают контролю методом цветной дефектоскопии. На поверхности размерами 10 50 мм было выявлено четыре микродефекта в виде волосовины. Лазерную химико-термическую обработку производят следующим образом. На поверхность образца наносят ферромагнитное порошковое покрытие в виде железных опилок с размерами частиц 60 мкм. Нанесение проводят при непрерывном перемещении образца со скоростью 0,8 м/мин. Затем наносят углеродсодержащее порошковое покрытие, скорость перемещения образца составляет 0,25 м/мин. 55 качестве углеродсодержащего покрытия используют графитовый порошок марки ПМ-15 с размерами частиц 10 мкм. Толщина двухслойного покрытия равна 100 мкм, толщина графитового покрытия равна 20 мкм. После нанесения ферромагнитного и углеродсодержащего покрытий

0

5

0

5

0

5

0

5

через образец пропускают постоянный электрический ток, напряжением 9 В. В качестве источника напряжения используют стандартный выпрямитель модели ВСА-5К. При прохождении электрического тока через образец частицы железного порошка концентрируются в зонах нахождения поверхностных микродефектов. При перемещении ферромагнитные железные частицы увлекают за собой частицы графита, толщина которого в зоне микродефекта увеличивается и составляет 50 мкм (при исходной 20 мкм). Собственно лазерную обработку осуществляют на лазерной технологической установке ЛТН-103, оснащенной оптической системой COIC-1, на следующих технологических режимах: Мощность лазерного излучения250 Вт

Диаметр фокального пятна0,1 мм

Перекрытие фокального пятна50% Скорость сканирования 0,5 м/мин После лазерной обработки всей площади обрабатываемой поверхности проводят металлографические исследования зоны лазерной обработки. Проведенные металлографические исследования показывают, что в зоне микродефектов глубина проплавления составляет 16 мкм, тогда как в зонах отсутствия дефектов наличие микросплава не обнаружено.

Контрольные исследования обработанной поверхности образца методом люма показывают отсутствие выявленных ранее микродефектов. Штампы, изготовленные из стали ДИ-22 и обработанные по известному и предлагаемому способам, испытывают при изготовлении деталей из стали 12Х18Н10Т на серийном оборудовании.

Испытания показывают, что использование предлагаемого способа обеспечивает повышение эксплуатационной стойкости штампов в 1,5-1,7 раза по сравнению со штампами, обработанными по известному способу.

Формула изобретения

Способ цементации стальных изделий преимущественно из штамповых сталей, включающий нанесение на обрабатываемую поверхность углеродсодер5 1654374. 6

жащего порошка, создание в зоне об-повышения эксплуатационной стойкости

рабатываемой поверхности стационар-обработанных изделий за счет устраненого магнитного поля за счет пропус-ния поверхностных микродефектов, на

кания через обрабатываемое изделие, обрабатываемую поверхность предварипостоянного тока и лазерный нагревтельно наносят слой железного порошобрабатываемой поверхности, о т л и-ка, а в качестве углеродсодержащего

чающийся тем, что, с цельюпорошка используют графит.

Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке с использованием лазерного излучения, в частности цементации, и мокет быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения стальных изделий, преимущественно птампового инструмента. Цель изобретения - повышение эксплуатационной стойкости обработанных изделий за счет устранения поверхностных микродефектов. Способ цементации стальных изделий включает последовательное нанесение на обрабатываемую поверхность слоя железного порошка,слоя графитового порошка, создание в зоне обрабатываемой поверхности стационарного магнитного поля за счет пропускания через обрабатываемое ичг;елие постоянного тока и лазерный нагрев обрабатываемой поверхности, Ik юль- зование данного способа обссьг икает повышение эксплуатационной стойкости обрабатываемых изделии ь 1,Ь 1,7 раза по сравнению с обработке1 известным способом. (С