SU1020456A1 - Способ цементации стальных деталей - Google Patents

Description

ю

о

4

сл

oi

Изобретение относитс  к химикотермической обработке и может быть использовано в машиностроении дл  поверхностного упрочнени  деталей машин, работающих в услови х износа и знакопеременных нагрузок.

, Известен способ химико-термической обработки стальных изделий в углеродосодержащей среде, включающий нагрев до температуры В50 980°С выдержку при этой температуре до получени  диффузионного сло  заданной толщины С J. . .

Однако цементаци  деталей по известному режиму не обеспечивает оптимальной структуры дл  работы в услови х трени . Это обусловлено тем, что высокие температуры и длительные выдержки процесса привод т к росту аустенитного зерна стали. Кро е того, стремление получить высокое содержание углерода в упрочненном слое, необходимое дл  образовани  карбидов, способствует образованию карбидов в виде сетки, что приводит к снижению прочностных свойств изделий.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ химико-термической обработки изделий, включающий диффузионное насыщение поверхности, преимущественно углеродом, циклический нагрев и охлаждение в интервал температур на 50-70°С выше и ниже точек фазовых превращений. Циклическое изменение температуры в этом интервале позвол ет.сохранить мелкозернистость структуры, а следовательно повысить комплекс.механических и эксплуатационных свойств изделий 2.

Однако детали, обработанные известным способом, имеют недостаточную износостойкость вследствие того , что избыточна  фаза в результат кратковременного охлаждени  С - 12 мин за один цикл не успевает сформироватьс , углерод остаетс  в твердом растворе и после закалки упрочненный слой имеет аустенитномартенситную структуру.

Цель изобретени  - повышение твердости поверхности путем формировани  дисперсных карбидов округлой формы.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу цементации стальных деталей, включающему диффузионное насыщение в процессе тёрмоциклировани , термоциклирование производ т в интервале температур на 120-140С и 10-20 С выше Лс.

Превышение максимальной температуры циклиррвани  вызывает повышенный расход жароупоров и экономически нерационально.

Снижение температуры ниже минимальной нецелесообразно, так как вызывает увеличение длительности процесса, не создава  дополнительного эффекта в формировании структуры поверхностного сло .

В начеле циклическое изменение температуры происходит в однофазной области, что интенсифицирует диффузию углерода вглубь сло , обеспечива  повышенное содержание углерода в поверхностном слое.

При последующем ведении процесса термоциклирование происходит в двухфазной области, в которой протекают следующие процессы. При нагреве стали до максимальной температуры цикла концентраци  углерода в аустените достигает предельного значени  дл  данной температуры. Следующее за этим понижение температуры в- пределах заданного цикла сопровождаетс  выделением избыточной углеродной фазы , что восстанавливает способность твердого раствора к насыщению углеродом при повторении цикла нагревохлаждение . Как правило, выделение карбидов при охлаждении происходит в виде сетки или пластины переменной толщины. При последующем нагреве карбиды раствор ютс  в тонких участках и остаютс  отдельные утолщенные включени , не успевающие растворитьс . При последующем охлаждении выделение карбидов происходит на подложке этой фазы, приобрета  округлую форму.

Количество циклов регламентируетс  толщиной сло , а также формой и величиной образующихс  избыточных карбидов.

Предлагаемый способ цементации осуществл етс  следующим образом.

Пример. Провод т испытани  образцов из стали 20Х, которые подвергают цементации в твердом карбюризаторе в шахтной печи Ц105. Температура процесса измен етс  от 970 до , врем  процесса составл ет 16 ч. Количество циклов - 4.

Режимы термообработки по предлагаемому и известному способам приведены в табл. 1.

Все образцы, цементированные предлагаемым .и известным способами, подвергали металлографическому исследованию , результаты которого приведены в табл. 2.

Как видно из табл.2, содержание углерода в поверхностном слое образца , обработанного предлагаемым способом , на 70% выше, чем при цементации известным способом.

Поверхностный слой образца, обработанного предлагаемым способом, имеет аустенитно-мартенсинтую структуру с большим количеством дисперсных включений карбидов округлой формы .В образцах,обработанных известным способом,карбидна  фаза не вы влена. Присутствие дисперсных включений округлой формы в. структуре упрочнеН ного сло  позвол ет повысить износостойкость деталей.

Годовой экономический эффект от внедрени  предлагаемого способа составл ет 119 тыс, руб. за счет повышени  долговечности деталей и снижени  расходу запчастей на 14%.

Таблица 1

960

Ц105 970

980

Ц105

900

Известный

16

твердый

к арбюри 3 атор

870

Твердый 16

680 карбюризатор

Таблица 2

Claims (1)

1. СПОСОБ ЦЕМЕНТАЦИИ СТАЛЬНЫХ j ДЕТАЛЕЙ, включающий диффузионное насыцение в процессе термоциклирования, отличающий ся тем что, с целью повышения твердости поверхности путем формирования дисперсных карбидов округлой формы, термоциклирование производят в интервале температур на 120-140°С и 10-20°С выше Ас^.