RO129648B1 - Procedeu şi amestec de durificare superficială a unei piese din oţel - Google Patents

Procedeu şi amestec de durificare superficială a unei piese din oţel Download PDF

Info

Publication number
RO129648B1
RO129648B1 ROA201300027A RO201300027A RO129648B1 RO 129648 B1 RO129648 B1 RO 129648B1 RO A201300027 A ROA201300027 A RO A201300027A RO 201300027 A RO201300027 A RO 201300027A RO 129648 B1 RO129648 B1 RO 129648B1
Authority
RO
Romania
Prior art keywords
hardening
mixture
powders
binder
coke
Prior art date
Application number
ROA201300027A
Other languages
English (en)
Other versions
RO129648A2 (ro
Inventor
Anişoara Corabieru
Dan Dragoş Vasilescu
Petrică Corabieru
Violeta Vasilescu
Original Assignee
Anişoara Corabieru
Dan Dragoş Vasilescu
Petrică Corabieru
Violeta Vasilescu
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 Anişoara Corabieru, Dan Dragoş Vasilescu, Petrică Corabieru, Violeta Vasilescu filed Critical Anişoara Corabieru
Priority to ROA201300027A priority Critical patent/RO129648B1/ro
Publication of RO129648A2 publication Critical patent/RO129648A2/ro
Publication of RO129648B1 publication Critical patent/RO129648B1/ro

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Landscapes

  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Description

Orice persoană are dreptul să formuleze în scris și motivat, la OSIM, o cerere de revocare a brevetului de invenție, în termen de 6 luni de la publicarea mențiunii hotărârii de acordare a acesteia
RO 129648 Β1
Invenția se referă la un procedeu și la un amestec de realizare și tratare a straturilor superficiale ale unor piese și componente auto din oțel, cu elemente active, 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, a stratului superficial al unor piese și componente auto din oțel, în medii clasice de tratament, gazoase, lichide, solide sau speciale, 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 h, 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.
Documentul RO 125455 B1 prezintă un procedeu de prelucrare în câmp inductiv a pieselor din oțel, prin împachetarea piesei într-o cutie metalică în care se află un amestec de durificare, și care este plasată în centrul inductorului unei instalații de încălzire în câmp inductiv, cu răcire prin spira activă, la parametri determinați de putere, temperatură și timp: 100 kw, circa 1000°C, timp de 1...5 min, și apoi tratarea finală de călire și revenire joasă, amestecul de durificare fiind constituit din 50% amestec de carburare cu 30% mangal, 5% BaCO3, 10% cocs, 2% CaCO3, 2% Na2CO3 și 1% liant, și 50% pulberi metalice, cu 10% Ni, 10% Cr, 15% V, 15% Mo.
De asemenea, documentul JPS 58174567 (A) prezintă un procedeu de durificare a suprafeței unui oțel, prin intermediul unui amestec de carburare, folosind un activator precum carbonatul de Ba amestecat cu carbonat de Li, cu un liant și cu pulbere metalică de Cr, V, Ti, Nb sau/și Ta, care formează o pastă de acoperire a suprafeței piesei care apoi este încălzită la 800...1100°C, pentru difuzia termică a carbonului și a carburilor metalice formate.
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, și a prelucrării termice superficiale, prin intermediul unui amestec 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 o pastă de microaliere (40% pulberi metalice + 60% pulberi de carburare) depusă pe pereții formei de turnare, după care are loc durificarea prin încălzire în câmp inductiv.
într-o primă fază, anterior durificării superficiale în câmp inductiv, este realizată microalierea direct din fază lichidă a straturilor superficiale ale piesei, prin depunerea unui amestec granular pe pereții formei de turnare, sub formă de pastă de microaliere, alcătuită din 40% pulberi metalice cu: nichel, crom, vanadiu, și 60% pulberi de carburare cu: mangal, carbonat de bariu, cocs, carbonat de calciu, carbonat de sodiu și liant. încălzirea ulterioară a piesei turnate prin curenți de inducție este realizată cu un timp de încălzire de 1 ...5 s și o durată de menținere la temperatura de 1000...1050°C de 1...5 min, cu o putere specifică la suprafața piesei din oțel de 1...2 Kw/cm2, răcirea piesei fiind realizată în aer ventilat.
RO 129648 Β1
Pasta de microaliere, pentru aplicarea procedeului, este constituită din 40% pulberi 1 metalice cu dimensiuni în intervalul 1 pm...0,1 mm și 60% amestec de carburare, pulberile metalice având 14% Ni, 14% Cr și 12% V din amestec, iar pulberile de carburare având 35% 3 mangal, 15% cocs, 5% BaCO3, 2% CaCO3, 2% Na2CO3 și 1% liant din total amestec.
Procedeul conform invenției prezintă următoarele avantaje: 5
- 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; 7
- asigurarea încălzirii rapide controlate;
- consumul de energie scade în comparație cu microalierea în cuptorul electric, și față 9 de cuptorul de încălzire cu mediu gazos (microalierea se realizează direct din fază lichidă, în procesul turnării);11
- nu sunt necesare instalații suplimentare pentru producerea atmosferelor controlate;
- reproducerea și predictibilitatea parametrilor de lucru;13
- posibilitatea de control al parametrilor termofizici electrici ai procesului de încălzire
- U(V), l(A), T(°C), t(h);15
- lipsa defectelor de tipul rețea de carburi, separări de cementită și oxidări interne.
Utilizând procedeul propus de invenție, îmbogățirea stratului superficial cu elemente 17 active carbon, vanadiu, molibden, nichel și crom pe o adâncime utilă a stratului carburat de 2 mm poate fi obținută în timp de maximum 5 min, la temperaturi de 1000...1050°C, spre 19 deosebire de procedeele clasice de durificare cu componente multiple, la care se obțin straturi superficiale de 1 mm în 5...8 h, deci durata de procesare poate fi redusă cu până la 21 90% pentru oțelurile cu un conținut sub 0,3% carbon.
Invenția este prezentată pe larg în continuare, în legătură cu fig. 1 ...3, ce reprezintă: 23
- fig. 1, faza de prelucrare termică prin inducție;
- fig. 2, microalierea direct din fază lichidă; 25
- fig. 3, microstructura stratului superficial (x 200, atac nital 3%).
în fig. 1, reperele reprezintă: 1 - curenți induși; 2 - întrefier; 3 - amestec de durificare; 27 4 - strat superficial; 5 - inductor (spiră din Cu); 6 - piesă auto; 7 - curent alternativ de înaltă frecvență; 8 - strat durificat; 9 - linii de câmp electromagnetic. 29 în fig. 2, reperele reprezintă: 11 - pastă de microaliere; 12 - piesa auto; 13 - oțel lichid (material de bază); 14 - forma de turnare. 31 în fig. 3 s-au folosit notațiile: a) - strat superficial: martensită + perlită + carburi complexe;
b) - zonă tranziție: structură eutectoidă + urme de ferită; c) - miezul piesei: perlită + ferită. 33
Procedeul de durificare superficială a unei piese din oțel, conform invenției, include o fază de acoperire a suprafeței piesei cu o pastă de durificare, și de tratare a piesei acope- 35 rite prin încălzire cu curenți de inducție la 10 KHz frecvență a curentului electric, pentru călire martensitică și formarea compușilor chimici duri în stratul superficial, urmată de tratament 37 termic final al piesei microaliate.
într-o primă fază, anterior durificării superficiale în câmp inductiv, este realizată micro- 39 alierea direct din fază lichidă a straturilor superficiale ale piesei, prin depunerea unui amestec granular pe pereții formei de turnare, sub formă de pastă de microaliere, alcătuită din 41 40% pulberi metalice cu dimensiuni în intervalul 1 pm...0,1 mm și 60% amestec de carburare, pulberile metalice având 14% Ni, 14% Cr și 12% V din amestec, iar pulberile de carbu- 43 rare având 35% mangal, 15% cocs, 5% BaCO3, 2% CaCO3, 2% Na2CO3 și 1% liant din total amestec. 45
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 47 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 49 lichidă creează premisele declanșării unui proces de absorbție și durificare la suprafața
RO 129648 Β1 piesei. Mecanismul de durificare și transfer 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 termodinamicîntre 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 de 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.
Procedeul de prelucrare termică, combinată în fază lichidă și solidă, presupune următoarele operații:
1. prepararea și depunerea pastei de microaliere;
2. pregătirea formei de turnare;
3. elaborarea materialului de bază:
C < 0,3%, S < 0,02%, Si = maximum 1%, Mn = maximum 0,45%;
4. turnarea și microalierea din fază lichidă (Tturnare = 1550...1600°C);
5. prelucrări mecanice preliminare;
6. controlul stratului superficial;
7. prepararea amestecului de durificare;
8. depunerea amestecului de durificare pe suprafața piesei;
9. prelucrarea termică prin inducție,
-T = 1000...1050°C;
^încălzire ~ 2...5 S,
- durată menținere = 2...5 min;
- diametrul piesei: maximum 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...30 V;
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;
RO 129648 Β1
- varianta d - călire dublă cu recoacere intermediară;1
11. control strat:
a) control duritate:3
- media durității strat superficial: 60 HRC;
b) control fragilitate:5
- absența fisurilor în vecinătatea urmei obținute la apăsarea vârfului de diamant piramidal cu o forță de 100 daN;7
c) control grosime strat superficial:
- adâncimea durificată = adâncimea până la care duritatea minimă este de 600 HV 9 (~54 HRC) = 0,70 mm;
- adâncimea utilă a stratului durificat = adâncimea stratului până la care concentrația 11 de carbon este mai mare de 45% = 2,20 mm;
d) control structură metalografică:13
- structură preponderent martensită + carburi complexe fără separări de carbon;
- absorbția elementului atomic se realizează în proporție de 0,75...0,80%;15
e) control granulație:
- granulație fină în stratul superficial;17
- număr redus de incluziuni în stratul superficial: p = maximum 2;
f) control aderență specifică:19
- q > 170N/mm2;

Claims (3)

Revendicări
1. Procedeu de durificare superficială a unei piese din oțel, incluzând o fază de acoperire a suprafeței piesei cu o pastă de durificare și de tratare a piesei acoperite prin încălzire cu curenți de inducție la 10 KHz frecvență a curentului electric, pentru călire martensitică și formarea compușilor chimici duri în stratul superficial, urmată de tratament termic final al piesei microaliate, ales în funcție de compoziția chimică a materialului de bază, compoziția straturilor superficiale și condițiile de solicitare și exploatare ale piesei, caracterizat prin aceea că, într-o primă fază, anterior durificării superficiale în câmp inductiv, este realizată microalierea direct din fază lichidă a straturilor superficiale ale piesei, prin depunerea unui amestec granular pe pereții formei de turnare, sub formă de pastă de microaliere, alcătuită din 40% pulberi metalice cu: nichel, crom, vanadiu și 60% pulberi de carburare cu: mangal, carbonat de bariu, cocs, carbonat de calciu, carbonat de sodiu și liant, încălzirea ulterioară a piesei turnate prin curenți de inducție este realizată cu un timp de încălzire de 1...5 s și o durată de menținere la temperatura de 1000...1050°C de 1...5 min, cu o putere specifică la suprafața piesei din oțel de 1...2 Kw/cm2, răcirea piesei fiind realizată în aer ventilat.
2. Pastă de microaliere, pentru aplicarea procedeului din revendicarea 1, constituită din pulberi metalice cu: nichel, crom, vanadiu și pulberi de carburare cu: mangal, carbonat de bariu, cocs, carbonat de calciu, carbonat de sodiu și liant, caracterizată prin aceea că va cuprinde 40% pulberi metalice cu dimensiuni cuprinse în intervalul 1 pm...0,1 mm și 60% amestec de carburare, pulberile metalice având 14% Ni, 14% Cr și 12% V din amestec, iar pulberile de carburare având 35% mangal, 15% cocs, 5% BaCO3, 2% CaCO3, 2% Na2CO3 și 1% liant din total amestec.
3. Amestec de durificare, pentru aplicarea procedeului din revendicarea 1, având compoziția formată din pulberi metalice de nichel, crom, vanadiu, molibden și pulberi de carburare cu: mangal, carbonat de bariu, cocs, carbonat de calciu, carbonat de sodiu și liant, caracterizat prin aceea că este constituit din 35% pulberi metalice cu dimensiuni cuprinse în intervalul 1 pm...0,1 mm, având 10% Ni, 10% Cr, 10% V și 5% Mo din amestec, și 65% elemente de carburare având 30% mangal, 20% cocs, 5% BaCO3, 4% CaCO3, 4% Na2CO3 și 2% liant din total amestec.
ROA201300027A 2013-01-11 2013-01-11 Procedeu şi amestec de durificare superficială a unei piese din oţel RO129648B1 (ro)

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 RO129648A2 (ro) 2014-07-30
RO129648B1 true 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)

Also Published As

Publication number Publication date
RO129648A2 (ro) 2014-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bataev et al. Surface hardening of steels with carbon by non-vacuum electron-beam processing
CHENG Phase transformation refinement of coarse primary carbides in M2 high speed steel
Ma et al. Effect of Cooling Rates on the Second‐Phase Precipitation and Proeutectoid Phase Transformation of a Nb–Ti Microalloyed Steel Slab
CN103789603A (zh) 一种性能可调节的奥铁体球墨铸铁件及其制造方法
CN102392107A (zh) 20Cr13~40Cr13马氏体不锈钢的淬火方法
CN103993220B (zh) 一种亚共晶高铬白口铸铁轧辊及制备方法
Bartkowska et al. Microstructure, microhardness, phase analysis and chemical composition of laser remelted FeB-Fe2B surface layers produced on Vanadis-6 steel
He et al. The Carburizing Behavior of High‐Temperature Short‐Time Carburizing Gear Steel: Effect of Nb Microalloying
KR20130109184A (ko) 고탄소 크롬 베어링강 및 그 제조 방법
Yao et al. Microstructure and wear property of carbon nanotube carburizing carbon steel by laser surface remelting
RO129648B1 (ro) Procedeu şi amestec de durificare superficială a unei piese din oţel
Lobanov et al. Thermochemical treatment of anisotropic electrical steel
Rudnev Induction heating and heat treating for aerospace applications
CN101397601A (zh) 奥铁体球墨铸铁的一种热处理工艺
KR100760152B1 (ko) 핫스탬핑을 이용하여 아연도금강판으로 고강도 자동차용부품을 제조하는 방법
CN103266214A (zh) 高锰钢的在线水韧热处理方法
RO125455B1 (ro) Procedeu şi amestec de durificare în câmp inductiv a pieselor din oţel
CN102330012A (zh) 含铌贝氏体球铁材料及其生产工艺
Zhang et al. Influence of heat treatment process to advanced steel matrix composites of engineering machinery equipment
CN104232857B (zh) 一种针对无铝超高碳钢的三步退火工艺
CN101492805B (zh) 一种用高碳铸铁熔液为渗碳剂的渗碳方法
Inam et al. Development of high strength austempered ductile iron (ADI) from conventional pig iron
Wang et al. Research of martensite bands in the core of 82B wires
JPS6176612A (ja) 高強度球状黒鉛鋳鉄の製造方法
Rudnev Metallurgical insights for induction heat treaters