RU2715273C1 - Состав для поверхностного лазерного упрочнения деталей из конструкционных сталей - Google Patents
Состав для поверхностного лазерного упрочнения деталей из конструкционных сталей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2715273C1 RU2715273C1 RU2019109763A RU2019109763A RU2715273C1 RU 2715273 C1 RU2715273 C1 RU 2715273C1 RU 2019109763 A RU2019109763 A RU 2019109763A RU 2019109763 A RU2019109763 A RU 2019109763A RU 2715273 C1 RU2715273 C1 RU 2715273C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- minutes
- parts
- coke
- structural steels
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
Изобретение относится к химико-термической обработке стальных деталей, в частности, к составу для поверхностного лазерного упрочнения деталей из конструкционных сталей. Состав содержит термореактивную отверждающуюся и коксующуюся смесь эпоксидированного новолака (А), триэтаноламинотитаната (Б) и нефтяного пека (В) в соотношении А:Б:В от 70:10:20 до 50:40:10. Смесь наносят на поверхность металла слоем от 5 до 15 мм и отверждают при температуре от 120°С до 170°С в течение от 5 до 30 минут. Затем подвергают воздействию лазерного луча при температуре 1200-1300°С в течение от 5 до 20 минут до образования кокса и нитрида титана. После чего воздействуют лазерным лучом до деструкции и удаления кокса и органических примесей. Состав обеспечивает повышение поверхностной твердости и термостойкости обработанной поверхности. 4 пр.
Description
Изобретение относится к области химико-термической обработки стальных деталей, в частности, к составу для поверхностного лазерного упрочнения деталей из конструкционных сталей.
Известен состав для лазерного легирования поверхностей деталей из конструкционных сталей, состоящий из окиси хрома, карбида бора и ферросилиция (см. А.С. СССР 1607433, МКИ С23С 12/02). Недостатками этого состава являются неравномерность его распределения по площади (как следствие, неоднородность прочностных показателей) и недостаточная термостойкость.
Ближайшим прототипом заявляемого изобретения является состав для поверхностного лазерного упрочнения деталей из конструкционных сталей, включающий углерод, окись хрома и борный ангидрид (см. патент RU 2345174 С1 от 12.07.2007 г.).
Недостатками состава, описанного в прототипе, является необходимость применения чрезвычайно высоких температур для осуществления реакции окиси хрома с борным ангидридом, т.к. окись хрома плавится при 2265°С, а учитывая очень большую разницу в температурах плавления борного ангидрида (450÷470°С), она будет носить гетерогенный характер и не достигнет полноты прохождения. Возможны также большие потери расплава борного ангидрида вследствие возгонки, т.е. процесс будет трудновоспроизводимым. Кроме того, возможно протекание и других реакций углерода с бором, окиси хрома с углеродом, которые не обеспечат высокой термостойкости покрытий.
Целью заявляемого изобретения является состав для поверхностного лазерного упрочнения деталей из конструкционных сталей, повышающий поверхностную твердость и термостойкость, отличающийся тем, что он состоит из коксующегося термореактивного полимерного состава, состоящего из эпоксидированного новолака (А), триэтаноламинотитаната (Б) и нефтяного пека (В) в соотношении А : Б : В от 70:10:20 до 50:40:10, который отверждается на поверхности металла в виде слоя от 5 до 15 мм при температуре от 120°С до 170°С в течение от 5 до 30 минут и затем подвергается воздействию лазерного луча при температуре до 1200÷ 1300°С в течение от 5 до 20 минут, до образования кокса и нитрида титана, после чего подвергается воздействию лазерного луча при температуре до 1600÷1800°С в течение от 5 до 20 минут до деструкции и удаления кокса и органических примесей.
Пример 1.
В реактор, снабженный обогревом и мешалкой, загружают эпоксидированный новолак (новолачную смолу промышленной марки ЭН-6), представляющий собой продукт эпоксидирования фенолформальдегидного новолака (в отвержденном состоянии имеет коксовое число 45%) (А), температуру повышают до +50°С, затем добавляют триэтаноламинотитанат (промышленная марка ТЭАТ) (Б) и коксующийся нефтяной пек (В) в соотношении А : Б : В=60:25:15. Смесь разбавляют добавкой ацетона до 5%. Приготовленную пастообразную смесь шпателем наносят на упрочняемую поверхность слоем 10 мм (или наливом при большем разбавлении). Затем нанесенный состав отверждают при 150°С в течение 12 минут. Отвержденный состав представляет собой полимер (макромолекула), с прочностью при сжатии 150 МПа, температурой начала деструкции 380°С, после деструкции при 1000°С коксовый остаток ~50%.
Отвержденное покрытие не разрушается под действием колебаний температур от -110°С до +120°С, случайных ударов и может быть подвергнуто лазерному воздействию в любое время после его отверждения.
Воздействие лазерным лучом осуществляют в два этапа. Первый этап - 1250°С 12 минут, в течение которого полимер деструктирует, высвобождая чрезвычайно активные при этой температуре атомы титана, поглощающие также активные атомы азота* (*Поглощение азота титаном при высоких температурах описано во многих работах), и атомы углерода, катализирующие реакцию образования нитрида титана. При этом подвижные атомы азота не рассеиваются благодаря образованию кокса - 50% от исходной массы. Второй этап - 1700°С 7 минут, во время которого деструктирует кокс и все возможные примеси, а на оплавленной поверхности металла образуется слой нитрида титана с примесью карбида титана (имеют температуру плавления ~3000°С), с микротвердостью 1900 кг/мм2 (на уровне алмаза).
Пример 2.
Осуществляют аналогично примеру 1, но соотношение компонентов наносимой смеси А : Б : В=70:10:20, которую наносят слоем 15 мм, отверждают при 120°С в течение 30 минут и подвергают лазерному воздействию при 1200°С в течение 20 минут, а затем 1800°С в течение 5 минут. Микротвердость покрытия 1950 кг/мм2. Термостойкость ~3000°С.
Пример 3.
Осуществляют аналогично примеру 1, но соотношение компонентов берут А : Б : В=50:40:10 и наносят слоем 5 мм, отверждают при 170°С в течение 5 минут и подвергают лазерному воздействию при 1300°С в течение 5 минут, а затем при 1600°С в течение 20 минут. Микротвердость покрытия 1850 кг/мм2. Термостойкость ~3000°С.
Пример 4.
Осуществляют аналогично примеру 1, но лазерному воздействию подвергают при 1800°С в течение 20 минут. Микротвердость покрытия 1950 кг/мм2. Термостойкость ~3000°С.
Claims (1)
- Состав для поверхностного лазерного упрочнения деталей из конструкционных сталей, отличающийся тем, что он содержит термореактивную отверждающуюся и коксующуюся смесь эпоксидированного новолака (А), триэтаноламинотитаната (Б) и нефтяного пека (В) в соотношении А:Б:В от 70:10:20 до 50:40:10.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019109763A RU2715273C1 (ru) | 2019-04-02 | 2019-04-02 | Состав для поверхностного лазерного упрочнения деталей из конструкционных сталей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019109763A RU2715273C1 (ru) | 2019-04-02 | 2019-04-02 | Состав для поверхностного лазерного упрочнения деталей из конструкционных сталей |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2715273C1 true RU2715273C1 (ru) | 2020-02-26 |
Family
ID=69630955
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019109763A RU2715273C1 (ru) | 2019-04-02 | 2019-04-02 | Состав для поверхностного лазерного упрочнения деталей из конструкционных сталей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2715273C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2735481C1 (ru) * | 2020-03-05 | 2020-11-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр Южный научный центр Российской академии наук" | Способ лазерной наплавки металлических покрытий |
RU2737104C1 (ru) * | 2020-03-05 | 2020-11-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр Южный научный центр Российской академии наук" | Препрег для шликерных покрытий, наносимых методом лазерной наплавки |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4698237A (en) * | 1985-01-04 | 1987-10-06 | Rolls-Royce Plc | Metal surface hardening by carbide formation |
JP2913032B1 (ja) * | 1998-05-18 | 1999-06-28 | 工業技術院長 | アルミニウム基板表面改質方法及び装置 |
RU2161211C1 (ru) * | 2000-01-12 | 2000-12-27 | Волгоградский государственный технический университет | Способ обработки поверхностей трения |
RU2345174C1 (ru) * | 2007-07-12 | 2009-01-27 | ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянский государственный технический университет" | Состав для поверхностного лазерного упрочнения деталей из конструкционных сталей |
RU2445378C2 (ru) * | 2010-03-22 | 2012-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Лазерно-плазменные технологии" | Способ получения износостойкой поверхности металлов и их сплавов (варианты) |
-
2019
- 2019-04-02 RU RU2019109763A patent/RU2715273C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4698237A (en) * | 1985-01-04 | 1987-10-06 | Rolls-Royce Plc | Metal surface hardening by carbide formation |
JP2913032B1 (ja) * | 1998-05-18 | 1999-06-28 | 工業技術院長 | アルミニウム基板表面改質方法及び装置 |
RU2161211C1 (ru) * | 2000-01-12 | 2000-12-27 | Волгоградский государственный технический университет | Способ обработки поверхностей трения |
RU2345174C1 (ru) * | 2007-07-12 | 2009-01-27 | ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянский государственный технический университет" | Состав для поверхностного лазерного упрочнения деталей из конструкционных сталей |
RU2445378C2 (ru) * | 2010-03-22 | 2012-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Лазерно-плазменные технологии" | Способ получения износостойкой поверхности металлов и их сплавов (варианты) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2735481C1 (ru) * | 2020-03-05 | 2020-11-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр Южный научный центр Российской академии наук" | Способ лазерной наплавки металлических покрытий |
RU2737104C1 (ru) * | 2020-03-05 | 2020-11-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр Южный научный центр Российской академии наук" | Препрег для шликерных покрытий, наносимых методом лазерной наплавки |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2715273C1 (ru) | Состав для поверхностного лазерного упрочнения деталей из конструкционных сталей | |
RU2699602C1 (ru) | Способ лазерного упрочнения металлических поверхностей | |
Sobrinho et al. | Effects of rubber addition to an epoxy resin and its fiber glass‐reinforced composite | |
TW201432061A (zh) | 低合金-高強度鋼用的鋼合金組成 | |
JP2019081955A (ja) | 混合硬化でマルテンサイト系鋼を製造する方法 | |
WO1994020645A1 (en) | Steel material for induction-hardened shaft part and shaft part made therefrom | |
JP3919219B2 (ja) | 改良された耐破断性と摩耗特性を有する深部硬化ホウ素鋼 | |
US1035908A (en) | Hardened-steel plate and like article. | |
DE102007062664B3 (de) | Verfahren zum Herstellen von Bauteilen aus austenitisch-ferritischem Gusseisen und derartiges Bauteil | |
JP2016528381A (ja) | 耐摩耗性の、少なくとも部分的にコーティングされていない鋼部品 | |
Swain et al. | Phase investigation of austempered ductile iron | |
Ramasamy et al. | Influence of Retained Austenite on Fatigue Performance of Carburized Gears | |
US2837421A (en) | Die steel alloy | |
RU2735481C1 (ru) | Способ лазерной наплавки металлических покрытий | |
JP2008163363A (ja) | 表面硬化方法および油圧部品 | |
RU2736289C1 (ru) | Способ азотирования деталей из легированных сталей | |
WO2017199079A1 (en) | Steel for producing railway wheels | |
RU2737796C1 (ru) | Состав компаунда для азотирования деталей из легированных сталей | |
US1017914A (en) | Cement steel plate. | |
US288979A (en) | Compound for the manufacture of steel | |
RU2737104C1 (ru) | Препрег для шликерных покрытий, наносимых методом лазерной наплавки | |
RU2123921C1 (ru) | Шихта для наплавки | |
SU1636476A1 (ru) | Состав дл лазерного легировани стальных изделий | |
JP2004256918A (ja) | 珪素およびマンガンの含量を高めたコークス生成防止性低合金鋼の石油精製および石油化学用途での使用および新規鋼組成物 | |
US788778A (en) | Process of case-hardening. |