Способ упрочнения сплавов на основе железа Советский патент 1993 года по МПК B23H9/00 C23C8/70 

- Изобретение относится к химико-термической обработке металлов и сплавов, а именно к способам борирования стальных изделий.

Цель изобретения - повышение стойкости к абразивному износу поверхностного слоя сталей после диффузионного борирования,

Поставленная цель достигается тем, что поверхность стали перед диффузионным борированием подвергают электроэрозионному легированию электродом из тугоплавкого металла (Mb, Mo, W)./При этом в поверхности получают слой твердого раствора материала электрода в железе. При последующем борировании поверхностный слой состоит из боридов железа, легированных соответствующим элементом. Такие бо- риды превосходят по твердости бориды железа и, как следствие, имеют повышенную по сравнению с боридами железа стойкость к абразивному износу.

Электроэрозионное легирование осуществляют при единичной мощности разряда 0,042 Дж (2-й энергетический режим установки ЭФИ-46) и удельном времени легирования 1-3 мин/см .

Легирование с использованием режима с меньшей мощностью неэффективно, т.к. при этом формируется тонкий упрочненный слой (v10 MKM), который при последующем борировании не дает заметного повышения износостойкости. Увеличение мощности единичного разряда свыше 0,042 Дж (3,4,5 и 6 режимы установки) приводит к ухудшению качества обрабатываемой .поверхности, что в ряде случаев неприемлемо. Поэтому оптимальным является 2-й режим с мощностью 0,042 Дж, который обеспечивает получение слоя твёрдого раствора достаточной трлщи- ны(до 100мкм)и, в то жевремя, практически не ухудшает качества обработки поверхности изделий.

Диапазон удельного времени легирования составляет от 1 до 3 мин/см . Как известно, кинетика формирования упрочненного слоя при электроэрозионном легировании характеризуется кривой с максимумом. Экспериментально установлено, что этот максимум для легирования тугоплавкими металлами лежит в интервале 1-3 мин/см2. При меньшем удельном времени формируется тонкий и даже несплошной слой, который не дает заметного повыше(Л

С

х|

00

о

ния износостойкости после борирования. Увеличение удельного времени свыше 3 мин/см2 приводит к порогу деэрозии и, как следствие, толщина слоя также при этом уменьшается.

Пример. Обработке подвергали образцы из армко-Fe, поверхность которых обрабатывалась по 7 классу чистоты.

Упрочнение вели по 2-м вариантам. По предлагаемому способу часть образцов перед диффузионным бррированием подвергали элёктроэрозионному легированию электродами из вольфрама на установке ЭФИ-46 на 1,2 и 3 режима при удельном времени легирования 0,5; 1,2,3 и 3,5 мин /см2. Затем эти образцы и необработанные подвергали диффузионному борирова- нию в порошке ВдСлри 950°С в течение 4 ч.

Борированныё образцы и обработанные по предлагаемому способу испытывали на абразивный износ трением по шлифовальной бумаге под нагрузкой на шлифовальной машине Matapolan (ГДР). Характеристики упрочненных слоев и данные по их абразивной износостойкости представлены в таблице.

0

- . Полученные результаты свидетельствуют о том, что реализация предлагаемого способа позволяет повысить износостойкость обрабатываемой поверхности в 1,7- 1,8 раза (образцы № 8,9,10). Хорошие результаты по износостойкости дает также обработка на 3 режиме установки (образцы 13-16). Однако при этом чистота поверхности изделий ухудшается на 2-3 класса. Ана- логичные результаты получены при обработке сталей и при использовании в качестве электродов при ЭЭЛМо и Nb.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Способ упрочнения сплавов на основе железа, заключающийся в их высокотемпературной выдержке в порошковой среде из технического карбида бора, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости деталей, перед насыщением поверхности детали бором проводят электроэрозионное легирование этой поверхности электродом из тугоплавкого материала при удельном времени легирования 1-3 мин/см и энергии единичного разряда 0,042 Дж.

Использование: упрочнение стальных изделий для повышения их поверхностной прочности и износостойкости. Сущность изобретения: перед борированием проводят электроэрозионное легирование стальной поверхности электродом из тугоплавкого метала (например вольфрама) при удельном времени легирования 1-3 мин/см и энергии единичного разряда 0,042 Дж. 1 табл.