RU2337796C2 - Способ цементации стальных деталей электроэрозионным легированием - Google Patents
Способ цементации стальных деталей электроэрозионным легированием Download PDFInfo
- Publication number
- RU2337796C2 RU2337796C2 RU2006135256/02A RU2006135256A RU2337796C2 RU 2337796 C2 RU2337796 C2 RU 2337796C2 RU 2006135256/02 A RU2006135256/02 A RU 2006135256/02A RU 2006135256 A RU2006135256 A RU 2006135256A RU 2337796 C2 RU2337796 C2 RU 2337796C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloying
- steel
- carbon
- carbonisation
- eel
- Prior art date
Links
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим способам обработки, в частности способам цементации стальных деталей электроэрозионным легированием. Способ включает использование в качестве анода графитового электрода, а в качестве катода - детали из низкоуглеродистой легированной стали аустенитного класса. Легирование осуществляют с производительностью 1,0-5,0 мин/см2 и энергией разряда 0,036-6,8 Дж и формируют легированные поверхностные слои толщиной от 4-5 до 320-350 мкм. Технический результат - повышение твердости и износостойкости поверхностного слоя деталей. 1 табл.
Description
Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим способам обработки, в частности к электроэрозионному легированию.
Для придания поверхностному слою стали высокой твердости и износостойкости, для повышения границы контактной выносливости и границы выносливости при изгибе и скручивании используют способ цементации, состоящий в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали углеродом при нагревании в соответствующей среде - карбюризаторе. Как правило, цементацию осуществляют при температурах, выше 930-950°С, когда стойкий аустенит, который растворяет углерод, присутствует в большом количестве. Конечные свойства цементируемые изделия приобретают в результате закаливания и низкого отпуска, выполняемых цементацией.
Для цементации обычно используют низкоуглеродистые (0,1-0,18%), чаще легированные стали. Для цементации крупногабаритных деталей применяют стали с более высоким содержанием углерода (0,2-03%). Выбор таких сталей необходим для того, чтобы сердцевина изделия, которая не насыщается углеродом при цементации, сохраняла высокую вязкость после закаливания [Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. - М.: Машиностроение, 1990. - С.231].
Процесс закаливания изделий сопровождает образование в них значительных остаточных напряжений в результате неравномерного распределения температуры по сечению и неодинакового изменения объема разных зон. Из-за совместимого действия температурных и структурных напряжений в цементируемом слое возникают напряжения сжатия, а в сердцевине - напряжения растяжения. Остаточные напряжения вызывают деформации изделий, иногда достаточно значительные [Гаркунов Д.Н. Триботехника. - М.: Машиностроение, 1989. - 327 с.]. Кроме того, существенным недостатком способа являются необходимость защиты отдельных участков детали, не подлежащих упрочнению, специальными покрытиями, обмазками и др., высокая трудоемкость, себестоимость и длительность процесса.
Известен способ электроэрозионного легирования (ЭЭЛ) металлических поверхностей - процесс перенесения материала на обрабатываемую поверхность искровым электрическим разрядом. Способ имеет ряд специфических особенностей:
- возможно диффузионное обогащение поверхности катода (детали) составными элементами анода (легирующего электрода) без изменения размера детали;
- легирование можно осуществлять в строго указанных местах, не защищая при этом остальные поверхности детали;
- отсутствие объемного нагревания детали;
- простая технология ЭЭЛ металлических поверхностей, а необходимая аппаратура малогабаритна и транспортабельна. [Электроискровое легирование металлических поверхностей / Гитлевич А.Е., Михайлов В.В., Парканский Н.Я., Ревутский В.М. / Кишинев: Штинца, 1985, стр.4].
При ЭЭЛ графитовым электродом шероховатость формируемой поверхности по сравнению с легированием металлическим электродом изменяется незначительно, что при следующей механической обработке, например шлифовкой, позволяет использовать эти поверхности в парах трения.
Ближайшим к заявляемому изобретению является способ ЭЭЛ графитом армко-железа и стали У8, У9. Выявленные при этом микроструктуры белого и переходного слоев показали, что при ЭЭЛ стали графитом в сформированном слое имеются почти все структуры и фазы равновесовой диаграммы состояния железо-углерод, а также неравновесовые структуры и фазы, возникающие при термической обработке стали. Варьирование энергией разряда в диапазоне 0,036-6,4 Дж позволяет изменять величину слоев от 4-5 до 50-70 мкм [Электроискровое легирование металлических поверхностей / Гитлевич А.Е., Михайлов В.В., Парканский Н.Я., Ревутский В.М. / Кишинев: Штинца, 1985, стр.4, 64-65].
Недостатком указанного способа является небольшая толщина формирующихся слоев.
В основу изобретения поставлена задача создать способ цементации стальных деталей электроэрозионным легированием, который бы позволял повысить твердость и износостойкость поверхностного слоя деталей.
Поставленную задачу решают тем, что в способе цементации стальной детали электроэрозионным легированием графитовым электродом, включающем использование в качестве анода графитового электрода и в качестве катода стальной детали, согласно изобретению в качестве катода используют деталь из низкоуглеродистой легированной стали аустенитного класса, легирование осуществляют с производительностью 1,0-5,0 мин/см2 и энергией разряда 0,036-6,8 Дж и формируют легированные поверхностные слои толщиной от 4-5 до 320-350 мкм.
Использование в качестве материала катода низкоуглеродистых легированных сталей аустенитного класса и осуществление легирования с производительностью 1,0-5,0 мин/см и с формированием поверхностных слоев толщиной от 4-5 до 320-350 мкм позволяет повысить твердость и износостойкость поверхностного слоя деталей.
Выбор предельных значений энергии импульсов для легирования углеродом обусловлен природой взаимодействия с твердыми деформируемыми металлами.
Нижний предел энергии разряда ограничивается эффективностью способа. Увеличение энергии разряда выше верхнего предела при ЭЭЛ графитом так же, как и при увеличении производительности легирования более 5 мин/см2, приводит к увеличению количества углерода в поверхностном слое, его охрупчиванию и отрицательно влияет на формирование слоев, полученных электроэрозионным способом.
Способ цементации стальных деталей осуществляют электроэрозионным легированием углеродом (графитовым электродом). В качестве материала катода (детали) используют низкоуглеродистые легированные стали аустенитного класса. Легирование осуществляют с производительностью 1,0-5,0 мин/см2, что позволяет при варьировании энергии разряда в диапазоне 0,036-6,8 Дж формировать поверхностные слои повышенной твердости толщиной от 4-5 до 320-350 мкм.
Изобретение поясняется конкретным примером.
Проводились исследования поверхностных слоев, сформированных в результате ЭЭЛ углеродом, хромоникелевой коррозионной стали аустенитного класса марки 12Х18Н10Т. Результаты исследований приведены в таблице. Для сравнения в таблице приведены результаты шероховатости поверхности после легирования стали 12Х18Н10Т электродом из твердого сплава марки Т15К6.
Энергия разряда, Дж | ||||||||
0,036 | 0,1 | 0,31 | 0,5 | 1,41 | 2,83 | 3,4 | 6,8 | |
Производительность ЭЭЛ, 1 мин/см2 | ||||||||
hсл, ЭЭЛГр, мкм | 5 | 12 | 20 | 30 | 55 | 75 | 80 | 90 |
Зона повышенной твердости*, ЭЭЛГр, Нμ, МПа | 3000**-8000*** | 3000-9000 | 3000-9000 | 3000-8000 | 3000-9000 | 5250-8000 | 4600-9000 | 3300-8000 |
Ra Гр, мкм | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8-0,9 | 0,8-0,9 | 2,5-3,5 | 8,3-8,5 | 11,9-14 |
Ra T15K6, мкм | 2,0 | 2,6 | 3,0 | 6,3 | 6,3-7,2 | 10,0 | 12,5 | 25 |
Производительность ЭЭЛ, 5 мин/см2 | ||||||||
hсл, ЭЭЛГр, мкм | 10 | 15 | 25 | 35 | 56 | 80 | 100 | 315 |
Зона повышенной твердости, ЭЭЛГр, Нμ, МПа | 3000-9000 | 3000-10000 | 3000-10000 | 3000-9000 | 2900-11000 | 4000-11500 | 3500-9000 | 4000-10000 |
Ra Гр, мкм | 1,0 | 1,2 | 1,2 | 1,0-1,2 | 1,6-2,0 | 2,9-3,7 | 5,3-6,5 | 11,7-14 |
Ra T15K6, мкм | 3,2 | 3,2 | 3,2-6,3 | 6,3 | 6,3-8,2 | 10,0-12,5 | 12,5-25 | 30-50 |
* Зона повышенной твердости - поверхностный слой детали, имеющий максимальную микротвердость на поверхности и снижающийся по мере углубления до микротвердости основы металла. ** Минимальная твердость в нижнем участке слоя. *** Максимальная твердость на поверхности слоя. |
Предлагаемый способ может быть также использован и для среднеуглеродистых легированных сталей. Так, при ЭЭЛ углеродом среднеуглеродистой легированной стали 40Х с производительностью 5 мин/см2 при энергии разряда 6,8 Дж толщина слоя повышенной твердости составляла более 1,15 мм. Шероховатость поверхности при этом соответствовала 11,7-14,0 мкм.
Claims (1)
- Способ цементации стальной детали электроэрозионным легированием графитовым электродом, включающий использование в качестве анода графитового электрода и в качестве катода стальной детали, отличающийся тем, что в качестве катода используют деталь из низкоуглеродистой легированной стали аустенитного класса, легирование осуществляют с производительностью 1,0-5,0 мин/см2 и энергией разряда 0,036-6,8 Дж и формируют легированные поверхностные слои толщиной от 4-5 до 320-350 мкм.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006135256/02A RU2337796C2 (ru) | 2006-10-05 | 2006-10-05 | Способ цементации стальных деталей электроэрозионным легированием |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006135256/02A RU2337796C2 (ru) | 2006-10-05 | 2006-10-05 | Способ цементации стальных деталей электроэрозионным легированием |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006135256A RU2006135256A (ru) | 2008-04-10 |
RU2337796C2 true RU2337796C2 (ru) | 2008-11-10 |
Family
ID=40230505
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006135256/02A RU2337796C2 (ru) | 2006-10-05 | 2006-10-05 | Способ цементации стальных деталей электроэрозионным легированием |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2337796C2 (ru) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MD3974C2 (ru) * | 2008-01-23 | 2010-06-30 | Павел ТОПАЛА | Способ упрочнения металлических поверхностей электрическими разрядами |
RU2468899C1 (ru) * | 2011-07-20 | 2012-12-10 | Василий Сигизмундович Марцинковский | Способ цементации стальных деталей электроэрозионным легированием |
RU2488649C2 (ru) * | 2009-04-27 | 2013-07-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославская государственная сельскохозяйственная академия" | Способ повышения стойкости стальных трубопроводов к коррозии цементацией |
RU2615096C2 (ru) * | 2015-06-23 | 2017-04-03 | Василий Сигизмундович Марцинковский | Способ электроэрозионного легирования поверхности стальной детали и его применение для оребрения трубы теплообменника |
RU2631439C2 (ru) * | 2015-12-22 | 2017-09-22 | Василий Сигизмундович Марцинковский | Способ повышения износостойкости рабочих поверхностей стальных колец импульсных торцевых уплотнений |
RU2663799C2 (ru) * | 2016-12-30 | 2018-08-09 | Василий Сигизмундович Марцинковский | Способ сульфоцементации стальных деталей |
RU2707776C1 (ru) * | 2018-07-25 | 2019-11-29 | Василий Сигизмундович Марцинковский | Способ сульфоцементации стальных деталей |
RU2725941C1 (ru) * | 2019-12-18 | 2020-07-07 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ вакуумной карбидизации поверхности металлов |
-
2006
- 2006-10-05 RU RU2006135256/02A patent/RU2337796C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ГИТЛЕВИЧ А.Е. и др. Электроискровое легирование металлических поверхностей. - Кишинев: Штинца, 1985, с.4, 64-65. * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MD3974C2 (ru) * | 2008-01-23 | 2010-06-30 | Павел ТОПАЛА | Способ упрочнения металлических поверхностей электрическими разрядами |
RU2488649C2 (ru) * | 2009-04-27 | 2013-07-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославская государственная сельскохозяйственная академия" | Способ повышения стойкости стальных трубопроводов к коррозии цементацией |
RU2468899C1 (ru) * | 2011-07-20 | 2012-12-10 | Василий Сигизмундович Марцинковский | Способ цементации стальных деталей электроэрозионным легированием |
RU2615096C2 (ru) * | 2015-06-23 | 2017-04-03 | Василий Сигизмундович Марцинковский | Способ электроэрозионного легирования поверхности стальной детали и его применение для оребрения трубы теплообменника |
RU2631439C2 (ru) * | 2015-12-22 | 2017-09-22 | Василий Сигизмундович Марцинковский | Способ повышения износостойкости рабочих поверхностей стальных колец импульсных торцевых уплотнений |
RU2663799C2 (ru) * | 2016-12-30 | 2018-08-09 | Василий Сигизмундович Марцинковский | Способ сульфоцементации стальных деталей |
RU2707776C1 (ru) * | 2018-07-25 | 2019-11-29 | Василий Сигизмундович Марцинковский | Способ сульфоцементации стальных деталей |
RU2725941C1 (ru) * | 2019-12-18 | 2020-07-07 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ вакуумной карбидизации поверхности металлов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006135256A (ru) | 2008-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2337796C2 (ru) | Способ цементации стальных деталей электроэрозионным легированием | |
Kumar et al. | Investigating surface properties of OHNS die steel after electrical discharge machining with manganese powder mixed in the dielectric | |
JP4386152B2 (ja) | ショットピーニング用投射材の材料、仕上げ線、製造方法及びショットピーニング用投射材 | |
CN101648334A (zh) | 一种表面性能优良的奥氏体不锈钢冷轧板制造技术 | |
CN112831638B (zh) | 高精度金属表面复合强化加工方法及装置 | |
El-Labban et al. | Modification of carbon steel by laser surface melting: Part I: Effect of laser beam travelling speed on microstructural features and surface hardness | |
Li et al. | Microstructure and corrosion resistance property of laser transformation hardening pre-hardened AISI P20 plastic die steel | |
RU2468899C1 (ru) | Способ цементации стальных деталей электроэрозионным легированием | |
Łępicka et al. | Direct current and pulsed direct current plasma nitriding of ferrous materials a critical review | |
CN100999781A (zh) | 高锰钢辙叉表面爆炸硬化工艺 | |
Harada et al. | Effect of microshot peening on fatigue life of spring steel SUP9 | |
UA82948C2 (ru) | Способ цементации стальных деталей электроэрозионным легированием | |
Krastev et al. | About the Surface Hardening of Tool Steels by Electrical Discharge Treatment in Electrolyte | |
RU2707776C1 (ru) | Способ сульфоцементации стальных деталей | |
RU2657670C2 (ru) | Способ восстановления изношенных поверхностей металлических деталей | |
UA150840U (uk) | Спосіб цементації сталевих деталей методом електроіскрового легування | |
Krastev et al. | Surface modification of steels by electrical discharge treatment in electrolyte | |
RU2374332C1 (ru) | Способ упрочнения рабочей поверхности стальных деталей | |
Topală et al. | Formation of oxide thin pellicles by means of electric discharges in pulse | |
Byeli et al. | Microstructure and wear resistance of thermal sprayed steel coatings ion beam implanted with nitrogen | |
RU2599950C1 (ru) | Способ ионно-плазменного азотирования деталей из инструментальных сталей | |
Chen et al. | Experimental Study for" Quasi-uniform Wearability" Treatment of Cylinder Liner Inner Surface | |
RU2688787C2 (ru) | Способ упрочнения поверхностей термообработанных стальных деталей | |
SU1087566A1 (ru) | Способ упрочнени изделий из конструкционной стали | |
Marinin et al. | The Increasing of the Operational Stability of Wood-Working tools by the laser cementation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181006 |