SU1620504A1

SU1620504A1 - Method of comprehensive strengthening of surface

Info

Publication number: SU1620504A1
Application number: SU894637584A
Authority: SU
Inventors: Михаил Николаевич Луника
Original assignee: М.Н.Лунина
Priority date: 1989-11-21
Filing date: 1989-11-21
Publication date: 1991-01-15

Abstract

Изобретение относитс к химико- термической обработке, в частности к диффузионному насыщению поверхности инструментальной стали, и может быть использовано дл повышени стойкости инструмента. Цель изобретени - увеличение стойкости изделий за счет повышени поверхностной твердости и ее плавного уменьшени к сердцевине. Издели насыщают в две стадии - вначале при 900-950&deg;С, а затем при 1000- 1100&deg;С с суммарной выдержкой 2 ч в порошковой смеси при следующем соотношении компонентов, мас.%: титан 35,5-36,5; окись хрома 53,5-54,5; углерод 0,5-1,5; хлористый аммоний остальное. Это позвол ет повысить стойкость инструмента в 2-5 раз. 1 табл.The invention relates to chemical heat treatment, in particular to the diffusion saturation of the surface of tool steel, and can be used to improve tool life. The purpose of the invention is to increase the durability of products by increasing the surface hardness and smoothly reducing it to the core. The products are saturated in two stages - first at 900-950 ° C, and then at 1000-1100 ° C with a total holding time of 2 hours in the powder mixture in the following ratio, wt.%: Titanium 35.5-36, five; chromium oxide 53.5-54.5; carbon 0.5-1.5; ammonium chloride else. This allows the tool life to be increased 2-5 times. 1 tab.

Description

Изобретение относитс к химико- термической обработке, в частности к диффузионному насыщению поверхности инструментальной стали карбидообразу- ющими элементами, и может быть использовано дл повышени стойкости и долговечности инструментов и деталей машин.The invention relates to chemical heat treatment, in particular, to the diffusion saturation of the surface of tool steel with carbide-forming elements, and can be used to increase the durability and durability of tools and machine parts.

Цель изобретени - увеличение стойкости изделий за счет повышени поверхностной твердости и ее плавного уменьшени к сердцевине.The purpose of the invention is to increase the durability of products by increasing the surface hardness and smoothly reducing it to the core.

Способ включает насыщение изделий в две стадии - вначале при 900-950°С, а затем при 1000-1100°С с суммарной выдержкой 2 ч в порошковой смеси при следующем соотношении компонентов, масД:,The method includes the saturation of products in two stages - first at 900-950 ° C, and then at 1000-1100 ° C with a total shutter speed of 2 hours in the powder mixture in the following ratio of components, masD:

Титан35,5-36,5Titan35,5-36,5

Окись хрома 53,5-54,5 Углерод , 0,5-1,5 Хлористый аммоний ОстальноеChromium oxide 53.5-54.5 Carbon, 0.5-1.5 Ammonium Chloride Else

В качестве углерода используют графитовый порошок, сажу или измельченный корбюризатороThe carbon used is graphite powder, carbon black or crushed corburizer.

Так как коэффициент термического расширени карбидов хрома (9,4 10 град) больше коэффициента термического расширени углеродистой стали, а твердость карбидов хрома (16000-18000 МПа) тоже имеет промежуточное значение, то создание подсло , состо щего в основном из карбидов хрома, приводит к снижению напр жений между основным металлом и диффузионным слоем. Так как карбиды хрома образуютс при более низкой температуре, чем карбиды титана, то дл формировани комплексного двухслойного покрыти процесс провод т в две стадии. На первой стадии происходит образование подсло , состо щего в основном из карбидов хрома с небольшим содержанием карбидов титаSince the thermal expansion coefficient of chromium carbides (9.4–10 degrees) is greater than the thermal expansion coefficient of carbon steel, and the hardness of chromium carbides (16000–18000 MPa) also has an intermediate value, the creation of a sublayer consisting mainly of chromium carbides leads to reducing the stresses between the base metal and the diffusion layer. Since chromium carbides are formed at a lower temperature than titanium carbides, the process is carried out in two stages to form a complex two-layer coating. At the first stage, a sublayer is formed, consisting mainly of chromium carbides with a small content of titanium carbides.

на, так как нагрев производ т в области температур 900-950°Со Твердость этого подсло 18000-20000 МПа, на второй стадии происходит формирование внешнего сло , состо щего в основном из карбида титана, твердость которого достигает 45000 МПа. Нагрев на этой стадии производ т при 1000- 1100°С. Таким способ создаетс покрытие с более плавным переходом по твердости и коэффициенту термического расширени толщиной до 60 мкм при общей выдержке в области температур 900-1100°С 2 ч.As the heating is carried out in the temperature range of 900-950 ° C. The hardness of this sublayer is 18000-20000 MPa, in the second stage the outer layer is formed, consisting mainly of titanium carbide, the hardness of which reaches 45000 MPa. Heating at this stage is carried out at 1000-1100 ° C. This method creates a coating with a smoother transition in hardness and thermal expansion coefficient up to 60 microns thick with a total exposure in the temperature range of 900-1100 ° C for 2 hours.

Пример. Готов т смесь, состо щую из порошков титана, окиси хрома , хлористого аммони и графитового порошка. Смесь засыпают в металлические контейнеры, в которые затем по- гружают образцы из стали Х12М. Контейнеры выдерживают при 920 С в течение 1 ч, затем температуру повышают до 1020°С0 Выдержка при этой температуре составл ет 1 ч в атмосфере водорода. Методами металлографического анализа, измерением микротвердос- тп н микрорептгеноспектральным анализом на сканирующем электронном микроскопе устанавливают структуру, мик- ротвердость и химический состав диффузионного покрыти „ Комплексное двухслойное покрытие состоит из двух подслоев . Нижний подслой имеет твердость 18000-70000 МПа толщиной 25-30 мкм и состоит в основном из карбидов хро- ма с небольшим содержанием карбидов титана, а верхний подслой толщиной 25-30 мкм состоит в основном из карбидов титана с небольшим содержанием карбидов хрома, твердость которого 40000-45000 МПа,Example. A mixture consisting of titanium powders, chromium oxide, ammonium chloride and graphite powder is prepared. The mixture is poured into metal containers, in which samples of steel X12M are then immersed. The containers are kept at 920 ° C for 1 hour, then the temperature is raised to 1020 ° C0. The exposure time at this temperature is 1 hour in a hydrogen atmosphere. The structure, microhardness and chemical composition of the diffusion coating “The complex two-layer coating consists of two sublayers” is determined by the methods of metallographic analysis, measurement of microhardness and micro-spectroscopy analysis using a scanning electron microscope. The lower sublayer has a hardness of 18000-70000 MPa 25-30 microns thick and consists mainly of chromium carbides with a low content of titanium carbides, and the upper sublayer 25-30 microns thick consists mainly of titanium carbides with a small content of chromium carbides 40000-45000 MPa,

В таблице показано вли ние состава насыщающей среды и режима обработThe table shows the effect of saturation medium composition and treatment mode.

0 5 „ - 0 5 „-

00

ки на микротвердость поверхностного сло и стойкость инструмента.ki on the microhardness of the surface layer and tool durability.

II

Использование предлагаемого способа позвол ет получить следующие преимущества :Using the proposed method provides the following advantages:

измен врем выдержки на каждой стадии, можно варьировать толщину н нижнего и верхнего подсло , а также их фазовый состав, тем самым получать оптимальные свойства диффузионного покрыти с учетом конкретных условий работы инструмента;By varying the holding time at each stage, it is possible to vary the thickness of the lower and upper sublayers, as well as their phase composition, thereby obtaining optimal diffusion coating properties taking into account the specific working conditions of the tool;

повышаетс стойкость инструмента в 2-5 раз за счет плавного изменени твердости, начина от основного металла и конча его поверхностью, что исключает наличие нежелательного перепада напр жений в металле.tool life is increased by 2-5 times due to a smooth change in hardness, starting from the base metal and ending with its surface, which eliminates the presence of undesirable differential stresses in the metal.

Claims

Invention Formula

A method of complex surface hardening of predominantly tool steel, including saturation in a mixture containing powders of titanium, chromium oxide and ammonium chloride, characterized in that, in order to increase the durability of products by increasing the surface hardness and smoothly reducing it to the core, saturation is carried out in two stages - first at 900-950 ° C. and then at 1000-1100 ° C with a total shutter speed of 2 hours, with carbon being additionally introduced into the saturating mixture in the following ratio, wt.%:

Titan35,5-36,5

Chromium oxide 53.5-54.5 Carbon0.5-1.5

Ammonium Chloride Else

900-1000

920-1020

920-1020 950-1080

900-1100