SU1203118A1 - Способ термической обработки стальных изделий - Google Patents

Description

j Изобретение относитс  к термической обработке стальных изделий с использованием защитных сред. Цель изобретени  - повышение качества изделий путем повышени  точности размеров и чистоты поверхности .

Согласно предлагаемому способу перед нагревом на всю поверхность обрабатываемых изделий нанос т слой гальванического медного покрыти  и затем при нагреве полностью засыпают противоокислительным агентом, в качестве которого используют твердый карбюризатор, например, из час- тиц древесного угл  и бари  углекислого , а в качестве тугоплавкого теплопроводного покрыти  используют медь,

При проведении предлагаемого способа наход щиес  в среде частиц твердого карбюризатора покрытые медью издели  предохран ютс  от возможного окислени  при нагреве и охлаждении , а также от последующего короблени  из-за неравномерного распределени  их по поверхности внутренних напр жений. Предохранение изделий от окислени  обеспечиваетс  созданием в окружающих изделие сло х карбюризатора защитной угле- родосодержащей атмосферы, предотвращающей выгорание и окисление защитного сло  ранее нанесенного медного покрыти . Медное же покрытие, в свою очередь, предотвращает проникновение углерода в поверхность стальных изделий, св занное с этим их науглероживание и потерю задаваемых физико-механических свойств. В отсутствие дополнительной защиты (без карбюризатора) в процессе нагрева происходит полное окисление нанесенного медного покрыти ,- и потер  его сцеплени  с основой, а также других его физико-механических свойств, в результате чего на поверхности издели  по вл ютс  толстые слои окислов железа. Медное

покрытие, нанесенное до термообработки , после окончани  нагрева успешно предохран ет издели  от повторного окислени  при охлаждении.

Коробление стальных изделий в результате проведени  закалки при осуществлении предлагаемого способа исключаетс  за счет следующих факторов: наносимое на поверхность

5

0 5 О р t

0

5

стальных изделий медное покрытие представл ет собой очень тонкую фиксирующую обойму, ст гивающую равномерно все элементы издели  относительно один другого. Участки этой медной обоймы плотно сцеплены с поверхностью защищаемого издели  и имеют собственные наЛр жени  сжати , которые могут до некоторой сте- пени компенсировать собственные напр жени  раст жени  основного металла при термообработке.

Слой медного покрыти   вл етс  хорошим металлическим проводником тепла, позвол ющим в процессе нагрева перераспредел ть тепловые потоки от более нагретых частей деталей к менее нагретым и тем самым выравнивать создающиес  перепады температурного пол  и сводить к минимуму разницу в распределении внутренних напр жений в объеме обрабатываемого издели . Слой карбюризатора также до некоторой степени улучшает услови  прогрева издели  благодар  снижению скорости повьш1ени  температуры на отдельных его выступающих част х при передаче тепла от нагретых частей используемого оборудовани  к последним в силу небольшой собственной теплопроводности. Нанесенное же ранее медное сплошное покрытие повьшгает степень выравнивани  температуры на отдельных участках издели .

Применение одного засыпного карбюризатора без использовани  сплошного медного покрыти  всех частей издели  решить задачу его предохранени  от последующего короблени  и окислени  не может. Поставленна  цель успешно достигаетс  только в случае использовани  дл  защиты изделий как засыпки частицами твердого карбюризатора, так и применением сплошного медного покрыти , наносимого на всей его поверхности.

При проведении сравнительных испытаний в качестве изделий, проход щих термообработку, используют тонкостенные стальные втулки из ст,9ХС Толщина стенок у данных изделий равна 0,5 мм. Допуск на внутренний диаметр сквозного отверсти  у таких деталей составл ет на ф 14+0,03, на наружный диаметр ф 15-0,1.

Допустимые отклонени  по несоосности внутренней полости относи

3

тельно наружной цилиндрической по верхности составл ют не более 0,05 мм при длине втулки 30 мм, а неперпендикул рность оси внутренней сквозной цилиндрической полости от- носительно торцов втулки также не более 0,05 мм. Чистота поверхности полученна  на механической обработк перед проведением термообработки, составл ет Кд 2,5.

Кажда  группа изделий проходит .термообработку, включающую нагрев в печи при 840-850°С в течение и охлаждение в жидкой среде до 60°С (меньшей, чем начало мартенсит ного превращени ), а также отпуск в течение 50 мин при 160°С. После термообработки на издели х из каждо партии провер ют полученные ранее точные размеры, внешний вид поверхности и соответствие твердости заданным чертежом значени м. При этом :Издели  в 1-й группе проход т обработку по предлагаемому способу - после получени  точных размеров на них электрохимическим способом нанос т медное покрытие толщиной 6- 12 мкм. Обрабатьшаемые издели  в этой группе затем устанавливают в закрьшающийс  поддон и засыпают слоем карбюризатора, состо щего из частиц древесного угл  и бари  углекислого. После нагрева в печи до заданной техпроцессом температуры поддон с детал ми извлекают из печи и перенос т по воздуху в закалочную ванну, содержащую масло. В закалочной ванне частицы карбюризатора отдел ютс  от обрабатываемых изделий и улавливаютс  с помощью установленной в ванне сетки. После извлечени  из закалочной ванны об- рабатьшаемые издели  .проход т отпуск в течение 50 мин при 160 С.

Детали во 2-й группе после полу- чени  на механической обработке соответствующей формы и заданных размеров покрывают слоем обмазки, состо щей из этилсиликата, коллоидной двуокиси кремни  и огнеупорного по- рошка. Защитное покрытие нанос т методом индивидуальной обмазки каждой обрабатьшаемой детали. После нанесени  сло  обмазки и выдержки на воздухе в течение 40 мин дл  уда лени  ее излишков обрабатываемые детали дл  получени  соответствующих физико-механических свойств защит

0

S

0

5

5 0 5

0

5

0

18

ного сло , позвол ющих производить транспортирование деталей без сле- тани  защитного покрыти , проход т сушку в нагревательных печах при 180°С в течение 50 мин. В дальнейшем издели  2-й группы также, как и издели  1-й группы, нагревают в печи и перенос т по в закалочную ванну с маслом, а затем подвергают отпуску при указанных режимах .

Данные по отклонению точности полученных ранее размеров и точности взаимного расположени  поверхности после проведени  термообработки по предлагаемому и известному способам в качестве защитной обмазки используют состав из смеси этилсиликата, коллоидной двуокиси кремни  и огнеупорного порощ- ка) при проведении испытаний следующие .

Отклонени  полученных ранее точных размеров 25 lj++0,03 и точности взаимного расположени  поверхностей (несоосность, неперпендикул рность) на детал х, обработанных по предлагаемому способу 1-  группа , составл ют 1-2 мкм (что объ сн етс  возможньми погрешност ми примен емого универсального метода измерени . Отхода деталей в брак из-за выхода параметров за пределы, устанавливаемые чертежомS не вы влено.

Отклонени  полученных ранее точных размеров Ф 14+0,03 на издели х, прошедших термообработку с использованием защитной обмазки из этил- силиката, коллоидной двуокиси кремни  и огнеупорного порошка 2-  группа , по изменению диаметра ранее полученного сквозного внутреннего отверсти  0 14+0,03 составл ет 8-17 мкм, а по изменению точности взаимного расположени  поверхностей относительно друг друга (несоосность, нeпepпeндикyл pнocтьj 14-24 мкм.

В итоге отход изделий из-за их короблени  свьш1е пределов, оговариваемых чертежом, во 2-й группе изделий , обработанных по известному способу с использованием огнеупорной обмазки, составл ет из-за изменени  размеров диаметра внутреннего точного отверсти  ф14+0,03 8% и из-за слишком большого отклонени  по точности взаимного расположени  поверхностей 8%. Суммарный

отход изделий прошедших.обработку

по извест ому способу составл ет 15

Отклопений по чистоте полученной ранее поверхности при проведении термообработки по предлагаемому способу от ранее полученного значени  R, 2,5 после сн ти  защитного сло  хзтмическим способом также не вы влено.

При сн тии лее эаидатной обмазки с деталей, термообработанных с использованием известного способа, на 13% деталей класс чистоты после сн ти  стекловидного загдитного сло  ИИ/к а того, что получен на механичес кол обработке. При этом чн;. готы полученной поверхности до пелилтипы R7. 20 на детал х, состав- : указанные 13%, наблюдаетс  IM 0% из этого числа. Также вы в- ,, , -I l o на 60% из числа деталей, С1.)стал.;1 юш,их 13%, чистота полученно поверхности составл ет всего Р.2. 40, Таким образом, чистота поверхности изделий. п.рохрд  11дх термообработку по и: Бестному способу, на 13% из- делт ггонилсаетс  после сн ти  за,- iHHTitou (збмазки, более чем н а 1 клас

Осущол гвл ема  по предлагаемому ciiot обу обработка позвол ет пр актн™ чйс1:и ликвидировать коробление точных изделий в процессе термообработки , а также окисление стальной поверхности . Используем1 1Й дл  защиты О7 короблени  медный подслой в дальнейшем после проведени  сравнительно несложных операций подг отовки (обезжиривани  и химической активации в растворах кислот) может использоватьс  в качестве промежуточного покрыти  при нанесении на изделие других металлов, повьш1а  при этом их защитные свойства. При проведении процесса используютс  сравнительно дешевые вещества - карбюризатор древесно-угольньй березовый и масло веретенное И-20А, широко примен емые при проведении опе- рацш термообработки. Выполнение oпepa J и гальванического меднени 

также существенно не удорожает процесс , так как зачастую перед нанесением защитно-декоративных или г износостойких нокрытий приходитс  производить так или иначе гальваническое меднение. Нанесенный же ранее защитный слой меди использоватьс  после сравнительно

0 несложной обработки в качестве такого промеисуточного сло . Осуществление основных финишных операций при выполнении предлагаемого способа еще до термообработки позво5 л ет полностью ликвидировать.;.необходимость в применении сложных и трудоемких операций, (пшифовани , полировки) осуществл емых после закалки . Это , в свою очередь, дает

0 возможность исключить св занный с выполнением носх едних технологический брак - прижоги, растрескивание , коробление и т.д. При осуществлении предлагаемого способа су5 щественно сокращаетс  цикл обработки .

Предлагаемый способ термической обработки высокоточных стальньк Q издеотнй в отличие от известных способов имеет следуюище преимущества. термообработки не требуетс  проводить донолнительные трудоемкие операции по очистке деталей ,. от ранее нанесенных слоев защитной обмазки. Издели  получаютс  без следов окислени  поверхности. Практически исклочаетс  коробление сложно-пррфилированн лх изделий без Q применени  трудоемкой фиксации точными жесткими калибрами лли длительного отпуска. Сохран етс  тре- буема  точность изделий, достигнута  до термообработки, и исклго- 2 чаютс  дополнительные доводочные

операции механической обработки I после термообработки. Выполнение предлагаемого способа не св зано с применением дорогосто щего и сложного оборудовани  i-ши дефицит0

ных материалов,

Claims (1)

1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, преимущественно высокоточных, включающий нанесение покрытия и последующую термическую обработку путем закалки и отпуска, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изделий путем повышения точности размеров и чистоты поверхности, покрытие наносят гальваническим меднением, а закалку осуществляют в засыпке из твердого карбюризатора.