Способ упрочнения стальных деталей Советский патент 1991 года по МПК C23C8/04 

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке стальной поверхности деталей машин, и может быть использовано в машиностроении для упрочнения поверхности упругих элементов.

Целью изобретения является повышение энергоемкости деталей преимущественно упругих элементов за счет снижения модуля упругости путем создания на их поверхности гетерогенной макроструктуры.

На чертеже приведена схема, реализующая способ.

В процессе упрочнения стальных деталей, включающем частичную цементацию поверхности и последующую термообработку, цементацию ведут в твердом карбюризаторе через защитную медную маску,

снабженную зигзагообразным или ромбическим узором шириной 1,0 - 1,5 мм, шагом 2,5 - 3,0 мм, вытянутым в направлении, нормальном к главным растягивающим напряжениям, под углом 60 - 75°.

Благодаря такой макроструктуре в металле образуются св оего рода зигзагообразные волокна, которые из-за упомянутого местного ослабления межатомных связей (на месте стыка карбидов и твердого раствора) подобны невполне сваренным между собой листам рессоры. Под действием растягивающих нагрузок они работают не на растяжение, а на изгиб, обеспечивая зна- чительныеупругие перемещения, а следовательно, и заниженную жесткость.

Маска представляет собой узорчатый медный слой, создаваемый гальваническим

О

XJ

00

с© ю

GN

осаждением меди через узорчатое лаковое покрытие, наносимое при помощи кисти или валика через трафарет.

Опыт и расчеты показывают, что чем больше вытянутость ромбического и зигзагообразного узора в направлении, нормальном к главным растягивающим напряжениям, тем большим оказывается и снижение жесткости материала.

П р и м е р. На стальную пластину с содержанием углерода 0,17 - 0,22% через соответствующий трафарет кистью или валиком наносится узор из битумного лака (см. чертеж).

После обезжиривания в содовом растворе и просушки пластину помещают в ванну с обычным кислым электролитом и покрывают слоем меди толщиной 0,02 мм в течение 30 - 40 мин при плотности тока 2 - 3 А/дм2. Затем пластину помещают в ящик с твердым карбюризатором и подвергают цементации при 930 - 950°С в течение 2 ч. После нормализации при 950°С в течение 15 мин проводят закалку с температуры 800°С в минеральном масле и дают отпуск при 400°С в течение 0,5 - 1 ч.

Экспериментальные результаты с указанием оптимальных диапазонов изменения этих параметров и их влияние на повышение энергоемкости упругих элементов представлены в табл. 1.

Работоспособность реальных деталей определяют конструктивной прочностью, учитывающей как прочностные характеристики, так и запас пластичности материала и его способность сопротивляться возникновению и развитию трещин:

Д К -оъ д,

где А- работоспособность. Дж/м3:

К - коэффициент перевода; оь - предел прочности, МПа;

д- пластичность %.

Образцы испытывают в условиях изгиба, предел прочности и пластичность определяют из диаграмм напряжения изгиба - деформация.

Данные опытов приведены в табл. 2,

Также определяют угол загиба «(на установке загиб-перегиб), при котором происходит разрушение образца или появление макротрещины.

Таким образом, применение способа позволяет в 1,1 раза повысить энергоемкость упругих элементов при одновременном повышении их работоспособности.

5

0

5

Формула изобретения Способ упрочнения стальных деталей преимущественно упругих элементов, включающий частичную цементацию поверхности деталей и их последующую термообработку, отличающийся тем, что, с целью повышения энергоемкости деталей за счет снижения модуля упругости путем создания на их поверхности гетерогенной макроструктуры, цементацию ведут в твердом карбюризаторе через защитную медную маску, снабженную зигзагообразным или ромбическим узором шириной 1,0 - 1,5 мм, шагом 2,5 - 3,0 мм, вытянутым в направлении, нормальном к главным растягивающим напряжениям, под углом 60 - 75°.

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, и может быть использовано в машиностроении для упрочения поверхности упругих элементов. Целью изобретения является повышение энергоемкости деталей преимущественно упругих элементов за счет снижения модуля упругости путем создания на их поверхности гетерогенной макроструктуры. В способе упрочнения стальных деталей, включающем частичную цементацию поверхности -и последующую термообработку, цементацию ведут в твердом карбюризаторе через защитную медную маску, снабженную зигзагообразным или ромбическим узором шириной 1,0 - 1,5 мм, шагом 2,5 - 3,0 мм, вытянутом в направлении, нормальном к главным растягивающим напряжениям, под углом 60 - 75°. Применение способа позволяет в 1.1 раза повысить энергоемкость упругих элементов, 2 табл. 1 ил.

Таблица 1

/

а)

Таблица 2

5)