SU1411102A1 - Способ нанесени порошковых покрытий на поверхность деталей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к порошковой металлургии, в частности к способу нанесени  износостойких покрытий из металлических порошков. Целью изобретени   вл етс  повышение эксплуатационных свойств деталей и увеличение производительности процесса. Поверхность детали нагревают плазменной азотосодержащей струей до 1300-1350 С и при этой температуре провод т электроконтактное припекание с линейной скоростью ее вращени  (10-20) -10 м/с. Давление и скорость истечени  плазменной струи соответственно 0,35 10 Н/м и 350 м/с, ток электроконтактного припекани  14 кА, давление прессовани  порошка 0,5 мН/м. В качестве ших- ты дл  нанесени  упрочн юшего сло  используют смеси твердосплавных мелкодисперсных порошков. 1 табл.

Description

; Изобретение относитс  к технологии 1 ашиностроени , в частности к области получени  покрытий из металлических порошков, и может быть использо- в:ано при упрочнении рабочих поверхнЬ .стей быстроизнашивающихс  деталей горного и нефт ного оборудовани .

Цель изобретени  - повышение экс- п|лутационных свойств и увеличение производительности процесса.

Способ осуществл ют следующим образом .

I Поверхность детали из малоуглеро- д стой стали обрабатывают плазменной азотосодержащей струей с последующим электроконтактньм припеканием порошкового сло , проводимьп иепосредст-. В знно в нагретой до 1300- 350°С после в эздействи  плазменной струи зоне, п;эи этом плазменную струю получают в

электродуговом плазмотроне косвенно- гЬ действи  при токе дуги 350-400 А,

;линейной, скорости вращени  детали

,( 0-20) , давлении и скорости истечени  плазмообразующего газа - .а:юта соответственно (О, 35-0, А) х. У:,О Н/м и 300-350 м/с. Высока  энергетическа  эффективность плазмотрона обеспечивает достаточно быст- рий нагрев поверхностного сло  металла со скорост ми 800-1200 град/с, П1)И этом создаютс  высокие градиенты температур в этом слое, что в значи- тешьной степени активизирует процесс диффузии атомов и ионов азота вглубь металла, наличие которых при высоких температурах плазменной струи (7-12)х }0 К подтверждаетс  термодинамичес К11МИ расчетами и спектроскопическими исследовани ми,

.При этом вследствие высокой ско- рфсти нагрева и малой его д.гштельнос- TiS зерно/аустенита не-успевает вырасти в той мере, как. это имеет место при более медленном нагреве, и к мо- м(&нту охлаждени  образуетс  измель .ч(№ный аустенит, имеющий повышенную плотность дефектов. В .результате мар- тенситных превращений внутри каждого аз стенитнЬго зерна образуютс  кристал лы о(-мартенсита5 размер которых прк- на пор док меньше размера исходного зерна аустенита. За -счет диффузионного насьпдени  поверхностного сло  металла атомами азота в о мартенсите образуютс  мапкодисперс- ные нитриды и в меньшем количестве карбонитриды железа и легирующих эле

0

5

0

0

5

5

0

5

5

ментов типа Мз (C,N). Нитриды адсорбируют на поверхности детали, под действием ионной бомбардировки разлагаютс  с получением низших нитридов железа и «/-раствора, а азот, полученный при распаде, диффундирует в поверхностный слой металла, образу  зону азотировани  с получением азотистого мартенсита и нитридов по границам зерен. Кроме того, азотирование поверхностного сло  детали создает благопри тные остаточные напр жени  сжати .

Мощность плазменной струи и скорость ее перемещени  относительно упрочн емой поверхности выбраны таким образом, что последующее непосредственное электроконтактное припе-- кание мелкодисперсной твердосплавной шихты, содержащей карбидгл Сг, Ре и W, производитс  в зоне, имеющей 1300- 1350 С. Технологию электроконтактно- го припекани  можно рассматривать как процессы рекристаллизации, спека™ ни , сварки в микроконтактах в твердой и ЖИ.ЦКОЙ фазах в результате разогрева теплом, выделившимс  на контактном электросопротивлении, и приложенного давлени  прессовани .

При попадании . твердосплавного по- poiiiKaj содержащего карбиды Сг, Fe и W, на разогретзпо до 1300-1350°С поверхность упрочнени  за счет тепла электроконтактного припекани  происходит быстрое подплавление поверхностного сло  металла, части порошка с образованием вьгсоколегированного of-ГЦ раствора, а также, погружение вьш1ележащих слоев порошка без под- плавлени  и армирование граничного сло  зернами-твердой карбидной фазы. В зоне контакта, основного металла, содержащего высокоазотистые фазы у и tyl 5 и высоколегированного карбидо- содержащего материала покрыти м создаютс  заслон   дл  образовани  кар- бонитри,цных фаз типа М. (С,),, Mj(C,N).

Припекаемьй слой покрыти  представл ет собой скоплени  первичных карбидов, высоколегированный раствор Cr,W в of- и -железе - аустенитомар- тенсит.

Под действием кон:центрированного источника энергии, каким  вл етс  плазменна  стру , при существенно неравновесных услови х увеличиваетс  подвшкность атомов привод ща  к

314

существенному ускорению процессов диффузии в поверхностном слое метала , насыщению азотом, легирующими элементами , образующими сложные химические соединени . Ведение последующего электроконтактного припекани  порощ- кового сло  непосредственно в зоне, имеющей 1ЗОО-1 , позвол ет зна- . чительно снизить значение тока и давление , что обеспечивает ведение процесса без подплавлени  поверхностного сло  порошка в режиме спекани  и достаточно дл  образовани  на границе поверхности детали - покрытие сло - св зки, содержащего твердые фазы нитридного и карбонитрццного .

Другим важным фактором  вл етс  то, что в интервале 470-570°С, при котором происходит превращение аусте- нита в мартенсит, скорость охлаждени  не превышает ЗОУс, что способствует созданию внутренних напр жений раст жени , которые почти полностью компенсируютс  напр жени ми сжати , возникающими при азотировании поверхности детали.

Пример. Испытани  провод т на образцах из стали 45 и 20 ХНЗМ, Обработку упрочн емой поверхности провод т струей низкотемпературной аэотосодержащей плазмы, получаемой . в электродуговом плазмотроне косвенного действи  с непосредственным электроконтактнь1м припеканием сло  из твердосплавных мелкодисперсных порошков в нагретой после воздействи  плазменной струи зоне. Дл  испытани  способа упрочнени  стальных деталей бьши выбраны следующие режимы обработки: ток дуги плазмотрона 380 А, линейна  скоро сть вращени  детали 15 -10 м/с, давление и скорость истечени  плазменной струи соответ- ственно 0,35-10 Н/м и 350 м/с, ток электроконтактного припекани  14 кА,

02

давление прессовани  порошка 0,5 мН/м. В качестве шихт дл  нанесени  упрочн ющего сло  используют смеси твердосплавных мелкодисперсных порошков следующих сплавов ПГ-С1 (70%) + ФХ-800 (30%), ПГ-С1 (60%) + ФХ-800 (20%) 4 твердосплавна  смесь № 55 В (15%) + хлористый алюминий (5%).

Характерные режимы ведени  процес- са упрочнени  по известному и предложенному способам приведены в табли це. Предварительное нанесение иод- слоев в известном способе выполн лось злектродуговой наплавкой,сло  толщиной 0,2 мм.

Как следует из таблицы, предложенное техническое ращение позвол ет повысить твердость упрочненной поверхности детапи в среднем на 20-23%, увеличить износостойкость детали на 25-28%, прочность сцеплени  покрыти  с основой на 5-8%, ударную в зкость на 30-40% и повысить производительность процесса упрочнени  на 45- 50%.

Claims (1)

1. Формула изобретени  ,

   Способ нанесени  порошковых покрытий на поверхность деталей, включающий подготовку поверхности детали и электроконтактное припекание сло  порошка с вращением детали, отличающийс  тем, что, с целью повьш1ени  эксплуатационных свойств и увеличени  производительности про- цесса, подготовку поверхности провод т путем воздействи  плазменной азотосодержащей струи при давлении (0,35-0,4)40 Н/м и скорости истечени  300-350 м/с, а электроконтактное припекание провод т при температуре поверхности детали 1 300-1 350. С и вращении ее с линейной скоростью .(10-20)-10 м/с.