Способ восстановления изношенных стальных изделий Советский патент 1992 года по МПК C23C8/02 C25D15/00 

Изобретение относится к химико-термической обработке, в частности к цементации при восстановлении изношенных стальнь,х изделий.

Известен способ цементации, состоящий в том, что науглероживание проводят в твердой (древесноугольной) или газовой (природный газ) среде при 900-950°С, при этом продолжительность процесса составляет 5-10 и более часов в зависимости от требуемой толщины науглероженного слоя.

Недостатком способа является то, что он не позволяет восстанавливать изношенные поверхности деталей машин.

Наиболее близким к изобретению является способ цементации, состоящий из предварительного гальванического желез- нения с последующим диффузионным науглероживанием с применением твердого, жидкого и газового карбюризатора.

Железнение проводят в одном из известных электролитов на толщину 0,4 мм. Для цементации используют твердый, газовый или жидкий карбюризатор. Цементацию

проводят при 930°С в течение 5 ч. При зтом слой гальванического железа за счет диффузионного насыщения науглероживается. После цементации образцы закаливают от 840°С в воду и проводят отпуск при 180°С в течение 2 ч. После такой термической обработки твердость железного покрытия составляет HV 700-720, что обеспечивает достаточную износостойкость детали.

Недостаток этого способа заключается в большей продолжительности процесса цементации. Так, при науглероживании в газовой, жидкой или твердой среде продолжительность цементации составляет 2,5, 3 и 5 ч соответственно при толщине железного слоя 0,4 мм. При большем износе необходимо наносить и более толстый слой железного покрытия, следовательно, время цементации возрастает.

Целью изобретения является интенсификация процесса за счет сокращения продолжительности процесса диффузионного насыщения углеродом слоя гальванического железа при цементации.

Поставленная цель достигается тем, что слой гальванического железного покрытия

О

Јь sQ

О

дополнительно содержит древесный уголь в количестве 1,0-1,4 мас.%.

Детали, подлежащие восстановлению и цементации, сначала подвергают гальваническому железнению с тем отличием, что электролит железнения содержит 3-6 г/л древесного угля в виде дисперсных частиц размером менее 10 мкм. Древесный уголь не растворяется в электролите. Железнение проводят при интенсивном перемешивании раствора, чтобы частицы древесного угля находились во взвешенном состоянии.

В процессе железнения частицы угля зарабатываются слоем осаждающегося на поверхности деталей железа. В результате на поверхности детали получается железное покрытие, содержащее в себе 1,0-1,4 мас.% древесного угля.

Толщина этого покрытия может регулироваться временем электролиза и катодной плотностью тока. Поскольку такое железное покрытие уже содержит в себе источник углерода - древесный уголь,- то для получения диффузионного слоя отпадает необходимость проводить цементацию с использованием внешнего (находящегося вне железного покрытия) карбюризатора - твердого, жидкого или газового, как это требуется по прототипу. Достаточно нагреть деталь каким-либо известным способом, например печным. По прототипу для образования науглероживанного слоя определенной глубины атомы углерода должны продиффундировать с поверхности железного покрытия на эту глубину, что и определяет при прочих равных условиях продолжительность процесса цементации в целом.

По предлагаемому способу для образования науглероженного слоя той же глубины атомы углерода должны продиффундировать на меньшее расстояние, поскольку частицы древесного угля уже в процессе железнения равномерно распределены по всему объему железного покрытия. Поэтому для образования науглероженного слоя одинаковой глубины при равной температуре нагрева по предлагаемому способу требуется меньшее время, чем по прототипу, т.е. интенсивность процесса повышается.

Принято считать, что по известным способам цементации, в том числе и по прототипу, продолжительность процесса науглероживания определяется ориентировочно так - 1 ч процесса на 0,1 мм диффузионного слоя.

По предлагаемому способу время цементации не зависит от толщины диффузионного слоя, т.е. от толщины железного покрытия, так как частицы древесного угля равномерно распределены по объему покрытия. Так, при 930°С время цементации,

т.е. время выдержки в печи при этой температуре, составляет 1 ч независимо от толщины железного слоя - хоть 1 мм, хоть 0,1 мм.

При 930°С древесный уголь разлагается, образуя активный атомарный углерод, который растворяется в гамме-железе покрытия. После цементации при охлаждении вместе с печью или на воздухе аустенит покрытия, содержащий 1,1-1,2% углерода,

распадается на феррито-цементную смесь - в покрытии образуется характерная для за- эвтектоидной стали структура: перлит и цемент.

Как и по известному способу, по изобретению после цементации необходимо проводить закалку и низкий отпуск,

П р и м е р. В известный электролит железнения, содержащий, г/л: железо хлористое 500; кислота соляная 3, добавляют древесный уголь (размер частиц менее 10 мкм) и создают интенсивное перемешивание. В этом электролите проводят железнение изношенного толкателя двигателя внутреннего сгорания до толщины покрытия 0,4 мм. Затем проводят печной нагрев толкателя при 930°С.

Данные по нанесению железного покрытия, характеристики диффузионного слоя и продолжительности процесса образования цементованного слоя глубиной 0,4 мм приведены в таблице.

Преимуществом предлагаемого способа является интенсификация процесса, т.е. снижение продолжительности процесса цементациии, как следствие, процесса восстановления в целом.

Предлагаемое покрытие может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения деталей машин.

Формула изобретения Способ восстановления изношенных стальных изделий, включающий гальваническое железнение, нагрев до температуры цементации, выдержку, закалку и отпуск, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, гальваническое железнение проводят в электролите, дополнительно содержащем

древесный уголь с обеспечением в составе покрытия его содержания 1,0-1,4 мас.%, а последующий нагрев до темпе ,атуры цементации и выдержку ведут в воздушной атмосфере.

Сущность изобретения: способ включает гальваническое железнение в электролите, содержащем древесный уголь с обеспечением в составе покрытия его содержания 1,0-1,4мас.%, нагрев до температуры цементации и выдержку в воздушной атмосфере, закалку и отпуск. 1 табл.