CS199184B1 - Forming smooth surfaces from metal carbides and nitriles - Google Patents

Forming smooth surfaces from metal carbides and nitriles Download PDF

Info

Publication number
CS199184B1
CS199184B1 CS655078A CS655078A CS199184B1 CS 199184 B1 CS199184 B1 CS 199184B1 CS 655078 A CS655078 A CS 655078A CS 655078 A CS655078 A CS 655078A CS 199184 B1 CS199184 B1 CS 199184B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
weight
layer
forming smooth
nitriles
smoothing
Prior art date
Application number
CS655078A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Jiri Bures
Jan Tomka
Jaroslav Prochazka
Original Assignee
Jiri Bures
Jan Tomka
Jaroslav Prochazka
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiri Bures, Jan Tomka, Jaroslav Prochazka filed Critical Jiri Bures
Priority to CS655078A priority Critical patent/CS199184B1/en
Publication of CS199184B1 publication Critical patent/CS199184B1/en

Links

Landscapes

  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Description

Vynález se týká způsobu vytváření hladkých povlaků z karbidů a nitridů kovů. Zejména Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Si, popřípadě Gr, Mo, W, určeného k vytváření vodicích ploch pro vedení v ni?h uložených pohybujících se součástí a pro úpravu povrchu nástrojů.The invention relates to a process for forming smooth coatings of metal carbides and nitrides. In particular, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Si or Gr, Mo, W, respectively, intended to form guide surfaces for guiding low moving moving parts and for surface treatment of tools.

Styčné třecí a vodicí plochy součástí mají mít povrch vytvořen tak. aby v co nejmenší míře docházelo k jejich opotřebování otěrem. V nemalé míře se Kaká často požaduje, aby i protisoučást nebyla otěrem opotřebovávána. V technické praxi se tyto požadavky běžné řeší vhodnou volbou třecích dvojic z nestejných materiálů. Ve složitějších případech tyto způsoby nepostačují a řešení se hledá v použiti měkkých výstelek;, vyplněných tvrdšími částicemi nebo v použiti tvrdých povlaků s nízkou drsnosti povrchu. K tomu účelu se tvrdé povrchové vrstvy poměrně pracně upravují. U tenkých povrchovýchvrstev není mechanická úprava prakticky proveditelná, nebol dochází k poškození souvislosti takové vrstvy a tím se její odolnost proti opotřebení značně snižuje. Na zmenšení opotřebeni vlastních vodicích součástí má příznivý vliv i tlakové pnuti v povrchové vrstvě, avšak nemá příznivý vliv na průběh opotřebování u vedených součástí, Proto jsou tyto způsoby úpravy povrchu, zvyšující tlakové pnutí povrchových vrstev vhodné k úpravě^povrchu všech nástrojů, u nichž se vyžaduje prodloužení životnosti.The frictional and guiding surfaces of the components should have a surface formed in such a way. to minimize abrasion. To a large extent, Kaka is often required not to wear the counterpart. In technical practice, these requirements are routinely solved by appropriate selection of friction pairs of unequal materials. In more complex cases, these methods are not sufficient and the solution is sought in the use of soft liners filled with harder particles or in the use of hard coatings with low surface roughness. For this purpose, hard surface layers are relatively laboriously treated. In the case of thin surface layers, mechanical treatment is practically not feasible, as the continuity of such a layer is damaged and thus its wear resistance decreases considerably. The wear resistance of the guide parts is also favorably influenced by the compressive stress in the surface layer, but does not have a favorable effect on the wear behavior of the guided parts. Therefore, these surface treatments, which increase the compressive stress of the surface layers, are suitable for surface treatment of all tools. requires an extension of the service life.

Pdvlaky z nitridů ,anebo karbidů Ti, Zr, Hf, Y, Nb, Ta, Si, popřípadě Gr,. MO , W, používané ke^zhotoveni vodicích ploch, se doposud vytváří na ocelích alitináchzhale-Nitride or carbide double slags of Ti, Zr, Hf, Y, Nb, Ta, Si and Gr, respectively. The MO, W, used for the production of guide surfaces, has so far been formed on alloys of aluminum.

?! .?! .

!»' 1.,! »'1.,

V· genidů těchto kovů ve vodíkové, popřípadě inertní atmosféře s příměsí reakce schopné složky, jako dusíku; metanu, při zvýšené teplotě. Přitomdochází k difúzi kovu a reakce schopných složek do oceli a ke vzniku reakčního produktu, to je nitridů, popřípadě karbidů. Reakční produkt se vylučuje za běžně známých technologických podmínek, jako stejnorodá legující vrstva, poměrně rovnoměrně pokrývající zpracovaný povrch Ocelových nebo litinových součástí. Drsnost povrchu této krycí vrstvy závisí jednak na výchozí drsnosti ocelového nebo litinového povrchu, jednak na tlouštce vytvářené krycí vrstvy. Se zvětšující se tlouštkoiu vytvářené krycí vrstvy roste vždy i drsnost povrchu této krycí vrstvy. Vzrůst drsnosti nepříznivě ovlivňuje mechanické vlastnosti krycí vrstvy, čímž se stává lámavější, křehčí a méně otěruvzdorná. Svými nepříznivými vlastnostmi, zejména tvorbou abrazivního prachu, zvyšuje .otěr i u pohyblivých protisoučástí. U řezných a jiných nástrojů dochází kulamování části břitů nebo k jinému poškozeni funkčních ploch nástroje.Genides of these metals in a hydrogen or inert atmosphere with an admixture of a reaction-capable component such as nitrogen; methane, at elevated temperature. In this case, the metal diffuses and the reaction-capable components into the steel and the reaction product, i.e. the nitrides or carbides, is formed. The reaction product is deposited under commonly known technological conditions, such as a uniform alloy layer, relatively evenly covering the treated surface of the steel or cast iron parts. The surface roughness of this coating depends on both the initial roughness of the steel or cast iron surface and the thickness of the coating. As the thickness of the cover layer increases, the surface roughness of the cover layer always increases. The increase in roughness adversely affects the mechanical properties of the coating, making it more brittle, brittle and less abrasion resistant. Due to its unfavorable properties, in particular the formation of abrasive dust, it increases the abrasion even in moving counter parts. In cutting and other tools, part of the cutting edges or other functional surfaces of the tool are damaged.

Jedno ze známých, řešení, kterým se krycí vrstvy získávají na tenké vrstvě oduhličeného podkladového materiálu pro vytvoření vodicích' ploch součástíspočívá v tom, že krycí vrstyy jsou tvořeny, vnější částí tvrdé vrstvy, jejíž tlouščka odpovídá až 30ti 'One known solution by which the cover layers are obtained on a thin layer of decarburized backing material to form the guide surfaces of the parts is that the cover layers are formed by the outer part of the hard layer, the thickness of which corresponds to up to 30 '.

- násobku povrchové drsnosti vodicí plochy. Přitom tvrdá vrstva spočívá na měkké mezivrstvě vzniklé oduhličením materiálu. Tloušťka této mezivrstvy je-až 50ti násobek povrchové drsnosti vodicí plochy, přičemž tvrdost tvrdé vrstvy převyšuje tvrdost materiálu jí vedené součásti.- multiple of the surface roughness of the guide surface. The hard layer is based on the soft interlayer resulting from the decarburization of the material. The thickness of the intermediate layer is up to 50 times the surface roughness of the guide surface, the hardness of the hard layer exceeding the hardness of the material guided by it.

Technologické Zpracování krycích vrstev se U tohoto řešení vytváří tak, že součást, • na které.mají být vytvořeny, se vloží do reaktivní atmosféry při barometrickém tlaku o teplotě cca 1150 °C s obsahem Hg v rozmezí 50 % až 99,5 % objemových, 49 % až 0,45 % objemových b.bsáhu.N^ a z. 0,0.001 % až 0,1 % hmotnostních obsahu halogenidů Ti, Zr, Hf, V, NB, Ta, Si, popřípadě Cr, Mo, W. Usnadnění tvorby tvrdé vrstvy se pak provádí při podtlaku a při vložení součásti do ionizujícího napětí nad 250 V nebo odpovídajícího koronárního výboje. Součást je přitom připojena ke katodě zařízení.Technological treatment of the coating layers is formed in such a way that the component to be formed is placed in a reactive atmosphere at a barometric pressure of about 1150 ° C with a Hg content in the range of 50% to 99.5% by volume. 49% to 0.45% by weight of N, and 0.0.001% to 0.1% by weight of halides Ti, Zr, Hf, V, NB, Ta, Si and Cr, Mo, W. The hard layer formation is then facilitated by depressurization and insertion of the component to an ionizing voltage above 250 V or the corresponding coronary discharge. The component is connected to the cathode of the device.

Ukázalo se, že jednou z nevýhodných vlastností těchto procesů je tvorba povlakových vrstev s tahovým pnutím. Tahová pnutí vznikají v povrchových vrstvách materiálů, zpracovávaných v rozmezí teplot 400 až 1500 °C, a to v závislosti na obsahu legujících přísad.It has been shown that one of the disadvantages of these processes is the formation of tensile stress coatings. Tensile stresses occur in the surface layers of materials processed at temperatures of 400 to 1500 ° C, depending on the content of alloying additives.

v . «v. «

Tento jev omezuje použiti ledeburitických a zejména rychlořezných ocelí pro jmenované účely a je příčinou, proč zejména ú těchto druhů ocelí zvláště drsnost povrchu vzrůstá.This phenomenon limits the use of ledeburitic and especially high speed steels for the aforementioned purposes and is the reason why especially the surface roughness increases especially in these types of steels.

Uvedené nevýhody stávajících řešení a technologických postupů a další zdokonaleni přináší způsob‘'vytváření hladkých povlaků z karbidů a nitridů kovů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tóm, že sě na vyhlazený povlak z karbidů a nitridů kovů dále působí nauhličujícím prostředím, například solnou lázni o složeni 35 % hmotnostních chloridu draselného, 35 % hmotnostních uhličitanu sodného a 30 % hmotnostních kyanidu Sodného při 800 až 1050 °C nebo nauhličující atmosférou o výchozím složení 2λ> objemová metanu a 98 % objemových vodíku při 1000 °C.The above-mentioned disadvantages of existing solutions and technological processes and further improvements are provided by the method of forming smooth coatings of carbides and metal nitrides according to the invention, which consists in that they further act on the smoothed carbide and metal nitride coating, e.g. a composition of 35% by weight of potassium chloride, 35% by weight of sodium carbonate and 30% by weight of sodium cyanide at 800 to 1050 ° C or a carburizing atmosphere with a starting composition of 2λ> methane by volume and 98% by volume hydrogen at 1000 ° C.

Úpravami povrohu podle vynálezu se nejen sníží dsnost zpracovávaného povrchu souale původní tahové pnutí se změní na lehce tlakové. Naznačenou úpravou se tedy vytvoří povrchové vrstvy s příznivějšími vlastnostmi, a to na podkladovém materiálu, ve kterém po tepelném zpracování vymizí všechny měkké a neúnosné mezivrstvy z dříve funkčních oduhliř.ených vrstev, Kromě toho se zlepší odolnost proti korozi, nebo£ ěást nitridů titanu se změní na karbid titanu. Způsobem podle vynálezu je umožněno mimo jiné zpracovávat řadu nástrojových a konstrukčních ocelí.By adjusting the surface according to the invention, not only the roughness of the surface to be treated is simultaneously reduced, while the original tensile stress is changed to slightly compressive. The coating thus provides a surface layer with more favorable properties on a substrate material in which, after heat treatment, all soft and intolerable interlayers disappear from the previously functional decarburized layers. In addition, the corrosion resistance is improved, or part of the titanium nitrides turns into titanium carbide. The method according to the invention makes it possible, inter alia, to process a number of tool and construction steels.

Při prováděni postupu se nejdříve vytvoří známým způsobem povlak z nitridu Ti, Zr,In carrying out the process, a coating of Ti, Zr,

Hf, V, Nb, Ta, Si, popřípadě Cr, Moj W. Při tomto zpracování se povrchová d&iost zvýší. Mechanickým zatlačením, například válečkováním, kalibrováním se povrch opět vyhladí. Vyhlazením se tvrdé substance zamáčknou do měkké óduhličené vrstvy, nacházející se pod nitridovou vrstvou. Toto vyhlazení proyede se pohybem v jednom směru, čímž se vytvoří jednosměrně orientované zárodky pro další růst krystalů. Na to se za účelem výrazného zlepšení technických vlastností působí na takto upravený povrch nauhličujícím prostředím při reakčních teplotách. Tím se měkké a málo únosné části povrchu, obsahující základový oduhličený materiál pod^nitridem titanu zpevní, aniž dojde k většímu nárůstu diyiosti. Přitom je možné výměnnými reakcemi uskutečnit záměnu dusíku za uhlík v povrchové vrstyě, například změnit nitrid titanu za karbid titanu, což se projeví ve výrazném zvýšení tvrdosti upravovaného povrchu.Hf, V, Nb, Ta, Si or Cr, Moj W. In this treatment, the surface density is increased. By mechanical pressing, for example by rolling, calibrating, the surface is smoothed again. By smoothing, the hard substances are squeezed into the soft, carbon-lined layer below the nitride layer. This smoothing proyede with movement in one direction, thereby creating unidirectional seeds for further crystal growth. To this end, in order to significantly improve the technical properties, the treated surface is treated with a carburizing medium at reaction temperatures. As a result, the soft and low-bearing surface portions containing the decarburized base material under the titanium nitride solidify without increasing the density. In this case, it is possible to exchange nitrogen for carbon in the surface layer by exchange reactions, for example, to change titanium nitride to titanium carbide, which results in a marked increase in the hardness of the surface to be treated.

Příklad:Example:

Zpracování povrchu součástí z uhlíkové oceli, obsahující 0,60 % hmotnostních uhlíku při 800 až 1100 °Č v atmosféře složené z 99,5 % hmotnostních vodíku a 0,5 % hmotnostních, duéíku s příměsí 0,1 % hmotnostní TiCl4· Po šesti hodinách se vytvoří vrstva TiN o tloušíce 3 až 25 pm ha óduhličené vrstvě o tloušíce 100 μπι. Digiost povrchu vzroste z původních 0,4 HRá u vrstev tlustších než 10 pm podle tlouštky na hodnoty přesahující i 6 HRa. Zatlačením takto vytvořených nerovností do měkké podložní vrstvy oceli se drsnost sníží postupně až na 0,8 HRa. Takto upravený povrch se nauhličuje po dobu 8 hodin v solné eementační lázni, která obsahuje 35 % hmotnostních KC1, 35 % hmotnostních NagCO^ a 30 % hmotnostních NaCN při teplotě 900 °C nebo v nauhličující atmosféře ó složení 2 % objemová CH^, 98 % objemových Hg při 1000 °C.The surface treatment of parts made of carbon steel containing 0.60% carbon at 800 to 1100 ° C in an atmosphere composed of 99.5% by weight of hydrogen and 0.5% by weight, duéíku blended with 0.1% by weight of TiCl 4 · Six After 3 hours, a TiN layer having a thickness of 3 to 25 µm was formed and an carbon-lined layer having a thickness of 100 µπι. The surface Digiost increases from the original 0.4 HRa for layers thicker than 10 µm in thickness to values exceeding 6 HRa. By pushing the unevennesses so formed into the soft undercoat of steel, the roughness is gradually reduced to 0.8 HRa. The treated surface is carburized for 8 hours in a salt water bath containing 35% by weight of KCl, 35% by weight of NagCO3 and 30% by weight of NaCN at 900 DEG C. or in a carburizing atmosphere of 2% by volume CH3, 98% volume Hg at 1000 ° C.

Claims (1)

P Ř E D lí Ě'T VYNÁLEZUDRAWING THE INVENTION Způsob vytváření hladkých povlaků z vrstev karbidů a nitridů kovů, zejména titanu, zirkonu, hafnia, vanadu, niobu, tanialu, křemíku, popřípadě chrómu, molybdenu, wolframu, vytvořených na oduhličeném povrchu oceli nebo litiny a následovně upravených vyhlazením, \ ' ’ například mechanickým vyhlazením za působení tlaku, vyznačený tím, že se na vyhlazený povlak z karbidů a nitridů kovů dále působí nauhličujícím prostředím, například solnou lázní o složení 35 % hmotnostních chloridu draselného, 35 % hmotnostních uhličitanu sodného a 30 % hmotnostních kyanidu sodného při 800 až 1050 °C nebo nauhličující atmosférou o výchozím složení 2 % objemová metanu a 98 % objemových vodíku při 1000 °C.Process for forming smooth coatings of metal carbide and nitride layers, in particular titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tanial, silicon, possibly chromium, molybdenum, tungsten, formed on a decarburized steel or cast iron surface and subsequently treated by smoothing, e.g. pressure-smoothing, characterized in that the smoothed carbide and metal nitride coating is further treated with a carburizing medium, for example a salt bath of 35% by weight of potassium chloride, 35% by weight of sodium carbonate and 30% by weight of sodium cyanide at 800 to 1050 ° C or a carburizing atmosphere with an initial composition of 2% by volume methane and 98% by volume hydrogen at 1000 ° C.
CS655078A 1978-04-17 1978-04-17 Forming smooth surfaces from metal carbides and nitriles CS199184B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS655078A CS199184B1 (en) 1978-04-17 1978-04-17 Forming smooth surfaces from metal carbides and nitriles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS655078A CS199184B1 (en) 1978-04-17 1978-04-17 Forming smooth surfaces from metal carbides and nitriles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS199184B1 true CS199184B1 (en) 1980-07-31

Family

ID=5412817

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS655078A CS199184B1 (en) 1978-04-17 1978-04-17 Forming smooth surfaces from metal carbides and nitriles

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS199184B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sun Kinetics of low temperature plasma carburizing of austenitic stainless steels
US4101703A (en) Coated cemented carbide elements
Ashrafizadeh Influence of plasma and gas nitriding on fatigue resistance of plain carbon (Ck45) steel
Genel Boriding kinetics of H13 steel
Arai Carbide coating process by use of molten borax bath in Japan
US4162338A (en) Coated cemented carbide elements and their manufacture
Chen et al. Combat molten aluminum corrosion of AISI H13 steel by low-temperature liquid nitrocarburizing
Kovací et al. Effect of plasma nitriding parameters on the wear resistance of alloy Inconel 718
Archer et al. Chemical vapour deposited tungsten carbide wear-resistant coatings formed at low temperatures
Gobbi et al. Improvement of mechanical properties and corrosion resistance of 316L and 304 stainless steel by low temperature plasma cementation
Naeem et al. Improved surface properties of AISI-420 steel by TiC based coating using graphite cathodic cage with titanium lid in plasma deposition
US4469532A (en) Chromium-base coating for wear-resistant steel and method of preparing same
Kul et al. Effect of chemical composition of boriding agent on the optimization of surface hardness and layer thickness on AISI 8620 steel by solid and liquid boriding processes
KR20000067932A (en) Tool for coldforming operations
JP3390776B2 (en) Surface modification method for steel using aluminum diffusion dilution
Bogdanov et al. The structure of the chromium plating on steel fabricated using iodine transport
CS199184B1 (en) Forming smooth surfaces from metal carbides and nitriles
JPS622628B2 (en)
US4400224A (en) Method for forming a carbide layer on the surface of a ferrous alloy article or a cemented carbide article
JP3064909B2 (en) Carburized hardware and its manufacturing method
JP2010222649A (en) Carbon steel material manufacturing method and carbon steel material
Jiang et al. Microstructure and properties of Cr-Ni-Ti-RE cladded-nitrided composite modified layers on N80 steel
Wang et al. Wear Performance of TiCN Coating on Medium-Carbon Steel by Composite Thermo-Reactive Deposition
Suwattananont et al. Surface treatment with boron for corrosion protection
CS197581B1 (en) Method of forming smooth surfaces from metal carbides and nitrides