Способ обработки стальных деталей Советский патент 1983 года по МПК C21D6/04 C21D1/78 C21D9/30 

Изобретение относится к машиностроению и может быть применено для повышения износостойкости изделий из малоуглеродистых сталей.

Известен способ термической обработки металлов включающий нагрев лод эсСкалку с последующим охлаждением в закалочной среде 11.

В зависимости от температуры и закалочной среда можно изменить структуру стали и повысить износостойкость стальных изделий. Однако данный способ не обеспечивает полного переврда аустёнита .в мартенсит. Иногда остаточный аз стенит составляет до 30%. Для более полного перевода аустенита в мартенсит применяют обработку холодом.

Известен способ термической обработки инструмента, согласно которому с целью повышения износостойкости производят обработку холодом ударным погружением в жидкую среду 23.

Однако обработка этим способом малоуглеродистых сталей не дает положительных результатов, так как в стали мало остаточного аустенита и резервы повьоцения износостойкости также малы.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ обработки стальных деталей, включающий закалку и обработку холодом. Дета перед обработкой холодом предварительно подвергают электроискровому . легированию специальными упрочняющими электродами.

10

В результате электроискрового легирования поверхность детгли, из. готовленной из малоуглеродистой стали, насыщается легирующими элементами И: углеродом. Последующая обра15ботка холодом повышает износостойкость таких деталей СЗ }.

Однако известный способ малопроизводителен, так как осуществляется в большинстве случаев вручную. Ус20тановок же для автоматического легирования сложнопрофильных деталей еще не существует. Максимальная прсжзводительность, которую удается йостичь, не превышает на существутцих

25 установках нескольких квадраттлх сантиметров в минуту.

Целью изобретения является повышение износостойкости деталей и повышение производительности процесса

30 обработки. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки стальных деталей, включающему нагре диффузиональное насыщение поверхности, закалку и обработку холодом, диффузионное насыщение осуществляют твердосплавным ферромагнитным порош ком при нагреве в электромагнитном поле. В результате электродиффузионного легирования поверхность детали, изготовленной из малоуглеродистой стали, насыщается легирующими элементами и углеродом. При этом обраэуется поверхностный диффузионный слой толщиной 0,2-3 мм, который обладает свойствами закаливания и содержит легирующие элементы. Процесс электродиффузионного ле-; гирования в электромагнитном поле может осуществляться на установках для электроферромагнитной обработки Обрабатываемую деталь помещают таким образом, чтобы между сррдечни ком электромагнита и деталью могли поместиться частицы легирующего фер ромагнитного порошка. Ферромагнитный порошок удерживается на торце сердечника электромагнита магнитным полем и соприкасается с поверхность детали. Через сердечник электромагнита, ферромагнитный порошок и деталь источника постоянного тока пропускают электрический ток плотностью, например, 0,5 - 10 А/см, се дечник электромагниту - анод. При вращении детали частицы порошка скол зят по поверхности д Тгали, при этом . одновременно осуществляется электро диффузия материала порошка в металл детали. Плотность тока, проходящего чере феррО Иагнитный порошок, определяет скорость и глубину электродиффузион ного легирования. Плотность тока не должна превышать критическую, при которой начинается оплавление части порсшка и их налипание на поверхнос детали, так как это снижает чистоту обработки поверхности. Сердечник электромагнита имеет сменные наконечники, форму и размеры которых выбирают в зависимое от формы и размеров обрабатываемой детали. Электродиффузионное легирование в десятки раз производительнее электроискрового легирования. Этим способом можно одновременно обрабатывать большую поверхность детали, х:выше 100 см. Процесс электродиффузионного леги рования может быть легко механизирован и автоматизирован, так как меж ду деталью и наконечником электромагнита нет жесткой связи (ферромагнитный порошок облегчает любую форму обрабатываемой поверхности детали). В качестве .легирующих ферромагнитных порошков применяют порошки ферробора, ферротитана, ферровольфрама и другие, придающие поверхности детали повышенную износостойкость, твердость, антикоррозионную стойкость. После электродиффузионного легирования деталь подвергают обработке холодом в жидкой среде, например жидком азоте. Время обработки выбирают в зависимости от. размеров и формы детали. Для многих деталей машин время электродиффузионного легирования составляет 5-10 мин, время обработки холодом в жидком азоте 1-15 мин. После такой обработки значительно повышается их износостойкость. П р и м е -р. Деталь (шкворень поворотного кулака автомобиля ЗИЛ), изготавливаемую из ст.40, легируют электродиффузионным способов и обрабатывают в жидком азоте. Материал легирующего порошка - ферробор. Режим обработки: скорость вращения детали, 250 об/мин, ток электродиффузионного легирования 2 А/см, рабочее напряжение 36 В, время легирования 10 мин, время обработки в жидком азоте 5 мин, производитель- . ность легирования 60 . После электродиффузионного легирования образовался легированный слой толщиной 0,3 мм..Затем деталь подвергают обработке холодом в жидком азоте. Поверхность детали стала более твердой (микротвердость 1200 кг/мм,а сердцевина осталась прежней). Износостойкость шкворня повысилась в 5 раз по сравнению с необработанным. Скорость электродиффузионного легирования в зависимости от формы деталей составляет 10 - 60 , а электроискрового - лишь 0,5- ; , 1,0 емумин, т.е. электродиффузионное легирование производительнее электроискрового в 10-60 раз. При : этом чистота легированной поверхности также повышается на 2-3 класса. По указанным режимам можно обрабатывать и дру.гие детали цилиндрической формы, например валы, полуоси, шкворни, пальцы и другие детали, изготовляемые из ст.5, ст.10, ст.45 для автомобилей, автогрейдеров, бульдозеров, самоходных катков, скреперов, тракторов и других машин. Таким образом, использование предлагаемого способа обработки стальных деталей позволяет значительно повысить ихSизносостойкость, заменить дорогостоящие легированные стали, применяе1 ые для изготовления ответственных деталей, более дешевыми нел:егированными сталями. Предлагаемый способ по меньшей мере в 10 раз 5 99854 производительнее, чем способы с применением электроискрового легирования или химико-термической обработки. Внедрение электродиффузионного легирования вместо электроискрового легирования или химико-термической5 обработки на четырех ремонтных предприятих Главкраснодаравтотранс за счет повьшения производительности труда и увеличения износостойкости деталей дало эконокический эффект10 свыше 70 тыс.руб. в год. ФОРМУЛ.-изобретен, Способ обработки стальных деталей, включанидйй нагрев, диффузионное15 насыщение поверхности, закалку и 2 обработку холодом, о т л и ч.а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения износостойкости деталей и повышения производительности процесса, диффузионное насыщение осуществляют твердосплавным ферромагнитным порошком при нагреве в электромагнитном поле. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Самохоцкий А.И; Технология термической обработки металлов. М., TA o ioeS ei bc™ СССР 485161, кл. С 21 D 6/04, 1972. 3. Авторское свидетельство СССР 697575, кл. С 21 D 1/78, 1978.