RO129648A2 - Procedeu, pastă de microaliere şi amestec de durificare pentru prelucrarea superficială combinată a pieselor din oţel - Google Patents
Procedeu, pastă de microaliere şi amestec de durificare pentru prelucrarea superficială combinată a pieselor din oţel Download PDFInfo
- Publication number
- RO129648A2 RO129648A2 ROA201300027A RO201300027A RO129648A2 RO 129648 A2 RO129648 A2 RO 129648A2 RO A201300027 A ROA201300027 A RO A201300027A RO 201300027 A RO201300027 A RO 201300027A RO 129648 A2 RO129648 A2 RO 129648A2
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- micro
- layer
- steel
- phase
- hardening
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 12
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims abstract 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims abstract 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 19
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 12
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 3
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 2
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- AYJRCSIUFZENHW-DEQYMQKBSA-L barium(2+);oxomethanediolate Chemical compound [Ba+2].[O-][14C]([O-])=O AYJRCSIUFZENHW-DEQYMQKBSA-L 0.000 claims 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 abstract description 5
- 238000005266 casting Methods 0.000 abstract description 4
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 abstract 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 abstract 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 abstract 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004320 controlled atmosphere Methods 0.000 description 2
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 2
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N iron;methane Chemical compound C.[Fe].[Fe].[Fe] KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
Invenţia se referă la un procedeu folosit pentru prelucrarea superficială combinată, în fază lichidă şi solidă, a pieselor din oţel, şi la o pastă de durificare folosită în cadrul procedeului. Procedeul conform invenţiei are trei faze: a. microalierea direct din fază lichidă a piesei, prin intermediul pastei de microaliere depusă pe pereţii formei de turnare, b. piesa microaliată din fază (6) lichidă este acoperită cu un amestec (3) de durificare, şi este centrată în inductor (5) astfel încât, la trecerea curentului electric (7) de înaltă frecvenţă, curenţii (1) induşi de liniile de câmp electromagnetic (9) realizează încălzirea piesei, permiţând formarea prin modificări structurale a stratului (8) superficial microaliat şi durificat, şi c. în ultima fază se realizează tratamentul termic final, având la bază călirea şi revenirea în mai multe variante, în funcţie de condiţiile de solicitare şi exploatare a pieselor. Amestecul de durificare conform invenţiei este format din 35% pulberi metalice şi 65% elemente de carburare.
Description
Invenția se referă la realizarea și tratarea straturilor superficiale ale pieselor și componentelor auto din oțel cu elemente active carbon, nichel, crom și molibden prin prelucrări combinate în fază lichidă și solidă. Prelucrarea superficială combinată se realizează cu ajutorul energiei termice și electrotermice în procesele de microaliere direct din fază lichidă urmate de prelucrări termice prin inducție în fază solidă.
Sunt cunoscute procedee de îmbogățire superficială cu elemente active precum carbon, azot și vanadiu al pieselor și componentelor auto din oțel în medii clasice de tratament, gazoase, lichide, solide sau speciale, precum în paturi fluidizate, la temperaturi cuprinse între 800 și 1000°C. Aceste procedee permit mărirea conținutului de carbon și carburi complexe pe o anumită adâncime în suprafața pieselor din oțel, asigurând creșterea durității și a rezistenței la uzură.
Dezavantajul acestor procedee constă în lipsa unui control riguros asupra potențialului de carbon necesar pentru obținerea unor straturi eutectoide și pericolul permanent de apariție a deformațiilor dimensionale și a depunerilor sub formă de negru de fum pe suprafața piesei metalice.
De asemenea, pentru obținerea unor straturi superficiale durificate de până la 1,5 mm sunt necesari timpi îndelungați de tratament, de ordinul 8...10 ore și consumuri energetice superioare. Actualmente procedeele de îmbogățire superficială a straturilor cu elemente active impun producerea mediilor de tratament, fapt care determină necesitatea unor instalații complexe precum generatoarele de atmosferă controlată și implicit investiții majore.
Problema pe care o rezolvă invenția constă în obținerea unor straturi superficiale controlat îmbogățite cu elemente active pe o adâncime relativă de 1 mm, având o structură stabilă eutectoidă fără defecte cu ajutorul microalierii direct din fază lichidă (pasta de microaliere este depusă pe pereții formei de turnare) a prelucrării termice superficiale prin intermediul amestecului de durificare și utilizând o instalație de încălzire prin inducție cu un consum energetic scăzut.
Microalierea direct din fază lichidă se realizează prin interacțiunea oțelului lichid cu pasta de microaliere (40% pulberi metalice + 60% pulberi de carburare) depusă pe pereții formei de turnare.
Prelucrarea termică de durificare se realizează pe o instalație de încălzire prin inducție având ca element principal un inductor multispiră din cupru. în interiorul inductorului se centrează piesa metalică acoperită cu amestecul de durificare. încălzirea se realizează prin inducție. Curentul indus în amestecul de durificare și în stratul superficial microaliat din fază lichidă creează premizele declanșării unui proces de absorbție și durificare la suprafața piesei. Mecanismul de durificare și transferul de material este asigurat de apariția fenomenului de absorbție. între amestecul de durificare și stratul de absorbție se ajunge la un echilibru local. Stratul superficial microaliat este în interacțiune atât cu miezul piesei cât și cu amestecul de durificare existând tendința unui schimb reciproc de atomi și al unui alt echilibru local strat superficial microaliat - matricea metalică. Concentrația atomilor activi în stratul de absorbție în condițiile stabilirii unui echilibru termodinamic între faza gazoasă de la suprafața piesei și faza solidă în care se găsește piesa depinde de următorii factori:
temperatura amestecului de durificare depus;
regimul de încălzire;
concentrația în carbon a piesei din oțel;
- gradul de microaliere realizat în fază lichidă.
La suprafața piesei metalice se dezvoltă o temperatură de 1000...1050°C. Timpul de încălzire este de 2...5 s, iar durata de menținere 2...5 min. Absorbția elementului atomic se realizează în proporție de 0,75...0,80% cu formarea unei zone de difuzie pe suprafața piesei din oțel cu structură eutectoidă fără separări de carbon și microaliată cu până la 0,15 % vanadiu, 0,15 % molibden, 1,10 % nichel și 1,10 % crom.
Adâncimea durificată, respectiv adâncimea până la care duritatea minimă este de 600 HV (—54 HRC) este de 0,70 mm. Adâncimea utilă a stratului carburat, respectiv adâncimea stratului până la care concentrația de carbon este mai mare de 0,45% este de 2,2 mm. Prelucrarea termică prin inducție, respectiv durificarea superficială este urmată de un tratament termic final a cărui variantă este în funcție de materialul de bază al piesei și de condițiile impuse în utilizare.
FORM. B 01 - cititi Ghidul de completare
2013-00027-t 1 :01- 2013
Invenția este prezentată pe larg în continuare, în legătură cu figurile 1,2 și 3 care reprezintă:
• figura 1. prelucrarea termică prin inducție;
• figura 2. microalierea direct din fază lichidă;
• figura 3. foto 1 microstructura stratului superficial (x200, atac nital 3%).
Procedeul de prelucrare termică combinată în fază lichidă și solidă presupune următoarele operații:
1- Prepararea și depunerea pastei de microaliere
2- Pregătire formă de turnare
3- Elaborarea materialului de bază:
C<0,3%,S<0,02%, Si=max. l%,Mn =max. 0.45%
4- Turnarea și microalierea din fază lichid
Tțurnare“ 1550-1600°C
5- Prelucrări mecanice preliminare
6- Control strat superficial
7- Preparare amestec de durificare
8- Depunerea amestecului de durificare pe suprafața piesei
9- Prelucrarea termică prin inducție
- T=1000-1050°C;
tîncălzire 2-5 S, durată menținere= 2-5 min;
diametrul piesei: max. 35 mm; frecvența optimă, foptim ~ 10 kHz;
- puterea specifică la suprafața piesei: Psp = 1 kW/cm2; putere utilă generator: 20 kW;
- intensitatea curentului: 700 A; tensiunea: 20 - 30V.
10- Tratamentul termic final
- varianta a - călire directă CD +revenire joasă RJ;
- varianta b - răcire accentuată + călire simplă strat CS+revenire joasă RJ;
- varianta c - răcire accentuată +recoacere intermediară subcritică Rcl+călire simplă strat CS+ revenire joasă RJ;
- varianta d - călire dublă cu recoacere intermediară.
11- Control strat
Control duritate
Media durității strat superficial: 60 HRC;
Control fragilitate
Absența fisurilor în vecinătatea urmei obținute la apăsarea vârfului de diamant piramidal cu o forță de 100 daN;
Control grosime strat superficial
Adâncimea durificată = adâncimea până la care duritatea minimă este de: 600 HV (~ 54 HRC) = 0,70 mm;
Adâncimea utilă a stratului durificat= adâncimea stratului până la care concentrația de carbon este m mai mare de 45% = 2,20 mm;
Control structură metalografică
Structură preponderent martensită + carburi complexe fără separări de carbon;
Absorbția elementului atomic se realizează în proporție de 0,75 - 0,80%; Control granulație
Granulație fină în stratul superficial;
Număr redus de incluziuni în stratul superficial: p=max.2;
Control aderență specifică q>170N/mm2
12- Livrare piesă finită.
FORM. B 01 - cititi Ghidul de completare <^-2013-00027-t 1 -W- 2013
Procedeul conform invenției prezintă următoarele avantaje:
• durata de tratament pentru piesele din oțel unicat este cu 90% mai scurtă decât a procedeelor clasice de prelucrare termică superficială și microaliere cu componente multiple;
• asigurarea încălzirii rapide controlate;
• consumul de energie scade în comparație cu microalierea în cuptorul electric și față de cuptorul de încălzire cu mediu gazos (microalierea se realizează direct din fază lichidă în procesul turnării);
• nu sunt necesare instalații suplimentare pentru producerea atmosferelor controlate;
• reproducerea și predictibilitatea parametrilor de lucru;
• posibilitatea de control a parametrilor termofizici electrici ai procesului de încălzire - U(V), I(A), T(°C), t(h);
• lipsa defectelor de tipul rețea de carburi, separări de cementită și oxidări interne.
Utilizând procedeul propus de invenție, îmbogățirea stratului superficial cu elemente active carbon, vanadiu, molibden, nichel și crom pe o adâncime utilă a stratului carburat de 2 mm poate fi obținută în timp de maxim 5 min. la temperaturi de 1000...1050°C, spre deosebire de procedeele clasice de durificare cu componente multiple la care se obțin straturi superficiale de 1 mm în 5...8 ore, deci durata de procesare poate fi redusă cu până la 90% pentru oțelurile cu un conținut sub 0,3% carbon.
FORM. B 01 - cititi Ghidul de completare
Claims (2)
- Revendicări1. Procedeul de prelucrare superficială combinată a pieselor din oțel este caracterizat prin aceea că:- în prima fază se realizează microalierea direct din fază lichidă a straturilor superficiale ale pieselor auto. Amestecul granular depus pe pereții formei de turnare este sub formă de pastă de microaliere alcătuită din 40% pulberi metalice (nichel, crom, vanadiu) și 60% pulberi de carburare (mangal, carbonat de bariu, cocs, carbonat de calciu, carbonat de sodiu, liant);- în faza a doua piesa acoperită cu un strat de amestec de durificare este prelucrată termic prin inducție având loc simultan două fenomene fizico-chimice: călirea martensitică și formarea compușilor chimici duri în stratul superficial;- în faza a treia se realizează tratamentul termic final în mai multe variante în funcție de compoziția chimică a materialului de bază, compoziția straturilor superficiale și condițiile de solicitare și exploatare ale pieselor auto;Parametrii instalației sunt 20 Kw, 10 KHz. Timpul de încălzire este de 1 ...5 s, iar durata de menținere la temperatura de 1OOO...1O5O°C este de 1...5 min., obținându-se o putere specifică la suprafața piesei din oțel cuprinsă între 1 ...2 Kw/cm2. După răcirea pieselor în aer ventilat urmează tratamentul termic final. Astfel se obține un strat superficial îmbogățit în elemente active conținând la suprafața stratului carbon microaliat cu vanadiu, molibden, nichel și crom. Duritatea la suprafața stratului depășește valoarea de 60 HRC.
- 2. Pasta de microaliere pentru prelucrarea direct din fază lichidă utilizată pentru aplicarea procedeului definit la revendicarea 1 este caracterizată prin aceea că este constituită din 40% pulberi metalice și 60% amestec de carburare.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201300027A RO129648B1 (ro) | 2013-01-11 | 2013-01-11 | Procedeu şi amestec de durificare superficială a unei piese din oţel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201300027A RO129648B1 (ro) | 2013-01-11 | 2013-01-11 | Procedeu şi amestec de durificare superficială a unei piese din oţel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RO129648A2 true RO129648A2 (ro) | 2014-07-30 |
| RO129648B1 RO129648B1 (ro) | 2016-03-30 |
Family
ID=51221087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ROA201300027A RO129648B1 (ro) | 2013-01-11 | 2013-01-11 | Procedeu şi amestec de durificare superficială a unei piese din oţel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RO (1) | RO129648B1 (ro) |
-
2013
- 2013-01-11 RO ROA201300027A patent/RO129648B1/ro unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RO129648B1 (ro) | 2016-03-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bataev et al. | Surface hardening of steels with carbon by non-vacuum electron-beam processing | |
| Hosford | Iron and steel | |
| Katsamas et al. | Laser-beam carburizing of low-alloy steels | |
| CHENG | Phase transformation refinement of coarse primary carbides in M2 high speed steel | |
| CN102676983A (zh) | 一种渗碳处理方法 | |
| JP2016540108A (ja) | 非調質鋼の製造方法 | |
| JP5093410B2 (ja) | 高炭素クロム軸受鋼およびその製造方法 | |
| Bartkowska et al. | Microstructure, microhardness, phase analysis and chemical composition of laser remelted FeB-Fe2B surface layers produced on Vanadis-6 steel | |
| CN101748331A (zh) | 高铝纳米贝氏体钢高速铁路辙叉及其制造方法 | |
| Roy et al. | Mathematical modeling of localized melting around graphite nodules during laser surface hardening of austempered ductile iron | |
| Gao et al. | Accelerated Isothermal Phase Transformation and Enhanced Mechanical Properties of Railway Wheel Steel: The Significant Role of Pre‐Existing Bainite | |
| Yao et al. | Microstructure and wear property of carbon nanotube carburizing carbon steel by laser surface remelting | |
| RO129648A2 (ro) | Procedeu, pastă de microaliere şi amestec de durificare pentru prelucrarea superficială combinată a pieselor din oţel | |
| Lin et al. | Microstructure and hardness of spray-formed chromium-containing steel tooling | |
| Strobl et al. | Investigation of the diffusion couple ductile cast iron/iron | |
| KR100760152B1 (ko) | 핫스탬핑을 이용하여 아연도금강판으로 고강도 자동차용부품을 제조하는 방법 | |
| CN101397601A (zh) | 奥铁体球墨铸铁的一种热处理工艺 | |
| Zhang et al. | Element Migration Behaviors During the Reduction of Vanadium Slag for Iron‐Removal and Vanadium‐Enrichment | |
| RO125455B1 (ro) | Procedeu şi amestec de durificare în câmp inductiv a pieselor din oţel | |
| Zhang et al. | Influence of heat treatment process to advanced steel matrix composites of engineering machinery equipment | |
| Wang et al. | Microstructures and high temperature properties of spray formed niobium‐containing M3 high speed steel: Gefüge und Hochtemperatur Eigenschaften von sprühkompaktierten Schnellarbeitsstahl (M3) mit Niob | |
| Atanda et al. | Effect of Process Parameters on the Microstructures and Mechanical Properties of Iso-Thermally Treated Ductile Iron | |
| CN101492805B (zh) | 一种用高碳铸铁熔液为渗碳剂的渗碳方法 | |
| RU2081199C1 (ru) | Теплостойкая износостойкая сталь | |
| Wang et al. | Research of martensite bands in the core of 82B wires |