RU2001967C1

RU2001967C1 - Method of hardening of steel piece surfaces

Info

Publication number: RU2001967C1
Authority: RU
Inventors: Валерий Иванович Мушка; Владимир Александрович Седов; Александр Кимович Матафонов
Original assignee: Мушка Валерий Иванович Седов Владимир Александрович; Матафонов Александр Кимович
Priority date: 1992-07-02
Filing date: 1992-07-02
Publication date: 1993-10-30

Abstract

Изобретение относитс к металлургии, в частности к способам нанесени диффузионных покрытий «а стальные издели , и может быть использовано в машиностроении дл их поверхностного упрочнени . Сущность изобретени , на стальные издели , преимущественно из инструментальных сталей , нанос т легирующую обмазку, после чего их помещают о изолированную камеру и провод т термическую обработку путем подачи детонирующей газовой смеси под давлением, обеспечивающим нагрев пасты и поверхности издели до температуры плавлени . 2 табл., 1 ил.The invention relates to metallurgy, in particular to methods for applying diffusion coatings to steel products, and can be used in mechanical engineering for their surface hardening. Summary of the invention, alloy products are applied to steel products, mainly made of tool steels, after which they are placed on an insulated chamber and heat treated by applying a detonating gas mixture under pressure to heat the paste and the surface of the product to a melting temperature. 2 tablets, 1 ill.

Description

Изобретение относитс к металлургии, в частности к способам нанесени покрытий на металлы и сплавы, и может быть использовано в машиностроении дл поверхностного упрочнени изделий и инструмента из сталей.The invention relates to metallurgy, in particular to methods for coating metals and alloys, and can be used in mechanical engineering for surface hardening of steel products and tools.

Известен способ борировани стальных изделий (1), заключающийс в том, что на издели нанос т слой пасты из материала покрыти , после чего его помещают в печь, где совмещаютс процессы закалки и металлизации , затем изделие охлаждают в масле. Продолжительность обработки в печи составл ет 1-6 ч, что вл етс серьезным недостатком данного способа.A known method of boring steel products (1) is that a paste layer of coating material is applied to the products, after which it is placed in a furnace where the quenching and metallization processes are combined, then the product is cooled in oil. The processing time in the furnace is 1-6 hours, which is a serious disadvantage of this method.

Известен также способ лазерной химико-термической обработки стальных изделий по а.с. № 1475975, кл. С 23 С 8/70. прин тый за прототип.There is also known a method of laser chemical-thermal treatment of steel products by and.with. No. 1475975, cl. C 23 C 8/70. accepted as prototype.

Согласно этому способу на обрабатыва- емую поверхность издели нанос т легирующую обмазку и нагревают лучом непрерывного лазера, увеличива скорость сканировани луча на каждом следующем проходе в п (п - 1) раз, где п - кратность обработки.According to this method, a dopant coating is applied to the workpiece surface and heated with a continuous laser beam, increasing the speed of scanning the beam at each subsequent pass by n (n - 1) times, where n is the multiplicity of processing.

Недостатком способа - прототипа вл етс длительность процесса обработки, св занна с необходимостью многократного прохода сканирующим лучом по обрабаты- ваемой поверхности.The disadvantage of the prototype method is the duration of the processing process, associated with the need for multiple passage of the scanning beam along the surface to be treated.

Кроме того, известный способ не позвол ет одновременно обрабатывать несколько поверхностей, расположенных на различных уровн х; одновременно обраба- тывать несколько изделий со сложной формой поверхности; обрабатывать глубокие пазы, расположенные, например, в тени по отношению к лазерному лучу. ,In addition, the known method does not allow simultaneous processing of several surfaces located at different levels; simultaneously process several products with a complex surface shape; process deep grooves located, for example, in the shade with respect to the laser beam. ,

Целью изобретени вл етс повыше- ние производительности способа за счет ускорени процесса обработки и обеспечени возможности обработки нескольких изделий .The aim of the invention is to increase the productivity of the method by speeding up the processing process and making it possible to process several products.

Дл решени данной технической зада- чи в известном способе поверхностного упрочнени стальныхизделий , заключающемс в нанесении на обрабатываемую поверхность легирующей обмазки и последующей термической обработке, со- гласно изобретению, издели с обмазкой помещают в изолированную камеру, а термическую обработку производ т путем подачи в нее деторирующей газовой смеси под давлением, обеспечивающим нагрев пасты и поверхности издели до температуры плавлени .To solve this technical problem in the known method of surface hardening of steel products, which consists in applying an alloying coating to the surface to be treated and subsequent heat treatment, according to the invention, the coated products are placed in an insulated chamber, and heat treatment is carried out by supplying a detergent gas mixture under pressure to heat the paste and the surface of the product to a melting point.

Отличие за вл емого способа от известного заключаетс в том. что термообработку изделий с нанесенной на нихThe difference between the claimed method and the known one lies in the fact. that the heat treatment of products coated on them

упрочн ющей обмазкой осуществл ют импульсом энергии, возникающей в процессе горени детонирующей газовой смеси в изолированной камере.hardening is carried out by a pulse of energy arising from the combustion of the detonating gas mixture in an isolated chamber.

Известно использование детонирующей смеси дл детонационного напылени порошкообразных материалов на металлы дл формировани износостойкого покрыти .The use of a detonating mixture for the detonation spraying of powdered materials onto metals to form a wear-resistant coating is known.

Однако согласно за вл емому изобретению имеет место иной механизм формировани упрочн ющего покрыти на издели х. На издели предварительно нанос т элементосодержащую обмазку, а в устройстве , реализующем способ, отсутствует основной конструктивный элемент детонационной установки - ствол, формирующий направленный поток газовой смеси. Газова смесь взрываетс в закрытой камере, где помещаютс упрочн емые издели However, according to the claimed invention, there is a different mechanism for forming a hardening coating on products. An element-containing coating is preliminarily applied to the articles, and in the device implementing the method there is no main structural element of the detonation unit — the barrel, which forms a directed flow of the gas mixture. The gas mixture explodes in a closed chamber where hardened products are placed

Скачок давлени , температуры, ударна волна, как продукты взрыва газовой смеси, играют роль катализатора дл гор чего прессовани сло обмазки и проникновени элементов в поверхностный слой издели .The jump in pressure, temperature, shock wave, as products of the explosion of the gas mixture, play the role of a catalyst for hot pressing of the coating layer and penetration of elements into the surface layer of the product.

На чертеже изображено предлагаемое изобретение.The drawing shows the invention.

Устройство включает в себ изолированную камеру 1, в которую на технологических подставках 2 устанавливают упрочн емые издели 3 с легиросодержэ- щей обмазкой. Горючий газ и кислород под давлени ми, пропорциональными ходу поршней газодозирующей системы 4, смешиваютс в смесительном блоке 5 и заполн ют камеру 1, обволакивани издели . Смесь зажигаетс от свечи 6. Под действием высокой температуры и давлени происходит образование карбидов бора и боридов железа в поверхностном слое изделий.The device includes an insulated chamber 1 into which hardened articles 3 with a light-containing coating are installed on the technological supports 2. Combustible gas and oxygen under pressure proportional to the piston stroke of the gas metering system 4 are mixed in the mixing unit 5 and fill the chamber 1, enveloping the product. The mixture is ignited by candle 6. Under the influence of high temperature and pressure, boron carbides and iron borides are formed in the surface layer of the products.

Пример. Производилась обработка рабочих кромок концевых фрез и спиральных сверл из материала Рб М5, предварительно термически закаленного до НРС 61-63. На рабочие кромки был нанесен слой обмазки толщиной 10-50 мкм, содержащий мас.%:Example. The working edges of end mills and twist drills were machined from material RB M5, previously thermally hardened to LDC 61-63. On the working edges was applied a coating layer of a thickness of 10-50 μm, containing wt.%:

аморфный бор40-50amorphous boron 40-50

тетрафторборат кали 10-15 глицерин15-20potassium tetrafluoroborate 10-15 glycerol 15-20

порошок Т15 К 6остальноеpowder T15 K 6 else

Обмазка наносилась на обезжиренную обрабатываемую поверхность с помощью стекл нной пластинки. Фрезы и сверла были установлены вертикально в отверсти ме- таллической подставки, котора помещалась а изолированную камеру диаметром 250 мм и высотой 150 мм термоэнер- гетической установки мод. 250-5-23Е фирмыThe coating was applied to a fat-free surface to be treated using a glass plate. Mills and drills were installed vertically in the holes of the metal stand, which was placed in an insulated chamber with a diameter of 250 mm and a height of 150 mm of a thermoelectric installation of modes. 250-5-23E firms

Бош ФРГ. В камеру подавалс кислород и природный газ в соотношении А : 1 под давлением. После вспышки искры смесь взрывалась. Давление газов в камере подбираетс таким, чтобы паста и поверхность обрабатываемого издели разогревались до температуры плавлени , при которой происходит упрочнение и легирование. Вследствие мгновенности процесса основна масса издели нагреваетс не выше 100°С. П од действием высокого давлени и тепловой энергии, возникающих во врем детонационного горени смеси, произошло образование карбидов бора и боридов железа в поверхностном слое.Bosch Germany. Oxygen and natural gas were supplied to the chamber at a ratio of A: 1 under pressure. After a flash of spark, the mixture exploded. The gas pressure in the chamber is selected so that the paste and the surface of the workpiece are heated to the melting point at which hardening and alloying occurs. Due to the instantaneous process, the bulk of the product is heated to not more than 100 ° C. Due to the high pressure and thermal energy generated during the detonation combustion of the mixture, boron carbides and iron borides are formed in the surface layer.

Микротвердость измер лась с помощью прибора ПМТ-ЗУ42 на рабочих кромках до и после обработки. Данные замера представлены в табл.1. В табл.2 приведеныMicrohardness was measured using a PMT-ZU42 instrument at working edges before and after processing. The measurement data are presented in table 1. Table 2 shows

00

55

00

результаты измерений микротвердости инструмента , упрочненного известным способом (лазерным борированием).microhardness measurements of a tool hardened by a known method (laser boronation).

Использование за вл емого изобретени позвол ет сократить затраты времени на процесс упрочн ющей обработки стальных изделий в 325 раз в сравнении со способом-прототипом , сохран при этом, а в отдельных случа х и повыша поверхностную твердость упрочн емых изделий в срав- нении с издели ми, обработанными известным способом.The use of the claimed invention reduces the time required for the hardening process of steel products by 325 times in comparison with the prototype method, while maintaining, and in some cases, increasing the surface hardness of hardened products in comparison with products processed in a known manner.

(56) Разработка способов и средств дл процессов упрочнени поверхностей металлов борированием, Обзор № 4206, ЦНИИТЭИ. Москва. 1987. с. 5, таблица 1, п/п 1 б.(56) Development of methods and tools for processes of hardening metal surfaces by boronization, Review No. 4206, Central Scientific Research Institute of Technology and Technology. Moscow. 1987.p. 5, table 1, paragraph 1 b.

Авторское свидетельство СССР N- 1475975. кл. С 23 С 8/70.USSR author's certificate N-1475975. cl. C 23 C 8/70.

Таблица 1Table 1

Таблица 2table 2

Claims

The claims

METHOD FOR SURFACE HARDENING OF STEEL PRODUCTS, mainly from tool steels, including applying alloying coating to the surface and subsequent heat treatment, characterized in that

KUfflOpd -j

that coated articles are placed in an insulated chamber, and heat treatment is carried out by supplying a detonating gas mixture therein under pressure to heat the paste and the surface of the article to a melting point.