UA119316U - METHOD OF FINISHING SURFACES OF STEEL PARTS - Google Patents
METHOD OF FINISHING SURFACES OF STEEL PARTS Download PDFInfo
- Publication number
- UA119316U UA119316U UAU201701845U UAU201701845U UA119316U UA 119316 U UA119316 U UA 119316U UA U201701845 U UAU201701845 U UA U201701845U UA U201701845 U UAU201701845 U UA U201701845U UA 119316 U UA119316 U UA 119316U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- eel
- layer
- microhardness
- steel
- discharge energy
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 66
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 65
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 56
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 56
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 66
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 49
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 11
- BCAARMUWIRURQS-UHFFFAOYSA-N dicalcium;oxocalcium;silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca]=O.[O-][Si]([O-])([O-])[O-] BCAARMUWIRURQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 1-nonene Chemical compound CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 244000005894 Albizia lebbeck Species 0.000 claims 1
- 101800001776 Nuclear inclusion protein B Proteins 0.000 claims 1
- 244000309464 bull Species 0.000 claims 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims 1
- 210000003296 saliva Anatomy 0.000 claims 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 25
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 19
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 18
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 18
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 16
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 10
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 10
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 239000002585 base Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 101001123530 Nicotiana tabacum Putrescine N-methyltransferase 3 Proteins 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000997 High-speed steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KCZFLPPCFOHPNI-UHFFFAOYSA-N alumane;iron Chemical compound [AlH3].[Fe] KCZFLPPCFOHPNI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001995 intermetallic alloy Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005088 metallography Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021324 titanium aluminide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Abstract
Спосіб обробки поверхонь сталевих деталей електроерозійним легуванням (ЕЕЛ) алюмінієвим електродом, при якому обробку проводять спочатку ЕЕЛ алюмінієвим електродом при енергії розряду Wp = 0,52-6,8 Дж і продуктивності 1,0-3,0 см2/хв., а потім здійснюють наступне ЕЕЛ алітованого шару тим же алюмінієвим електродом, але при енергії розряду, Wp = 0,52-4,6 Дж і продуктивності 1,1-2,7 см2/хв.Method of treating surfaces of steel parts by electro-erosion alloying (EEL) with an aluminum electrode, in which the processing is first carried out by EEL with an aluminum electrode at discharge energy Wp = 0.52-6.8 J and productivity of 1.0-3.0 cm2 / min, and then carry out the following EEL of the alitated layer with the same aluminum electrode, but at discharge energy, Wp = 0,52-4,6 J and productivity of 1.1-2.7 cm2 / min.
Description
Корисна модель належить до області електрофізичної та електрохімічної обробки, зокрема, до електроерозійного легування (ЕЕЛ) поверхонь сталевих деталей алюмінієм (алітування) і може бути застосована для обробки поверхонь термооброблених сталевих деталей, для підвищення їх твердості, зносостійкості і опору атмосферній корозії. Як результат алітування, сталь набуває високої окалиностійкості (до 850 - 900 С), оскільки під час нагрівання на поверхні алітованих виробів утворюється щільна плівка окису алюмінію А/2Оз, що оберігає метал від окислення. Твердість алітованого шару на поверхні становить до 500 НМУ, зносостійкість є найбільш високою з усіх методів.The useful model belongs to the field of electrophysical and electrochemical processing, in particular, to electroerosion alloying (EEL) of the surfaces of steel parts with aluminum (alitization) and can be used for processing the surfaces of heat-treated steel parts, to increase their hardness, wear resistance and resistance to atmospheric corrosion. As a result of alitization, steel acquires high scale resistance (up to 850 - 900 C), because during heating, a dense film of aluminum oxide A/2Oz forms on the surface of alitized products, which protects the metal from oxidation. The hardness of the alite layer on the surface is up to 500 NMU, wear resistance is the highest of all methods.
Відомий процес алітування (М.А. Елизаветин, 9.А. Сатель. Технологические способь повьішения долговечности машин. М.: машиностроение, 1969.- 400с|, що включає, нанесення алюмінієвого шару на сталеву поверхню (зазвичай напиленням), обмазку та відпал. При цьому особливу увагу звертають на шорсткість поверхні, що алітують, причому, окисні плівки, масло і пил є неприпустимими. Розпил частинок алюмінію повинен бути великим, що прискорює дифузію алюмінію в поверхневий шар металу при відпалі. Обмазку наносять на поверхню суцільним шаром за два чи три прийоми і строго дотримуються режиму термодифузійної обробки, що зберігає шар обмазки. Після нанесення алюмінієвого покриття і обмазки проводять термодифузійне насичення поверхневого шару - деталь піддають відпалу. Початкова температура становить 600-650 С, потім ведеться швидке нагрівання до 900-9507 Ж ЄС з витримкою 2,5-3,5 год., після чого деталь повільно охолоджують разом з піччю до температури 500-550 С, а далі - на повітрі Товщина покриття розплавленим алюмінієм залежить від температури експлуатації деталей: для температури 700-800 "С товщина покриття становить 0,2-0,3 мм, а для температури 900-1000 "С вона сягає 0,5-0,7 мм. Після алітування деталі покривають 10-20 95 розчином хлористого алюмінію, потім обмазують рідким склом, посипають кварцовим піском і просушують при температурі 100 "С. Просушену деталь знову обмазують рідким склом і знову сушать. При температурі 600-700 "С деталі завантажують у піч і нагрівають до температури 1200-1250 "С з витримкою 14-40 хв., після чого повільно охолоджують спочатку у печі до температури 800 "С, а потім на повітрі.The well-known process of alitization (M.A. Elizavetyn, 9.A. Satel. Технологические способе повишения длянгесности машин. M.: машиностроение, 1969.- 400s|), which includes applying an aluminum layer to a steel surface (usually by spraying), coating and annealing . At the same time, special attention is paid to the roughness of the surface to be coated, and oxide films, oil and dust are unacceptable. The dispersion of aluminum particles must be large, which accelerates the diffusion of aluminum into the surface layer of the metal during annealing. The coating is applied to the surface in a continuous layer in two or three methods and strictly adhere to the regime of thermodiffusion treatment, which preserves the coating layer. After applying the aluminum coating and coating, thermal diffusion saturation of the surface layer is carried out - the part is subjected to annealing. The initial temperature is 600-650 C, then rapid heating is carried out to 900-9507 J EU with exposure for 2.5-3.5 hours, after which the part is slowly cooled together with the furnace to a temperature of 500-550 C, and then in the air Coating thickness p with fused aluminum depends on the operating temperature of the parts: for a temperature of 700-800 "C, the coating thickness is 0.2-0.3 mm, and for a temperature of 900-1000 "C, it reaches 0.5-0.7 mm. After alitization, the parts are covered with a 10-20 95 solution of aluminum chloride, then coated with liquid glass, sprinkled with quartz sand and dried at a temperature of 100 "C. The dried part is again coated with liquid glass and dried again. At a temperature of 600-700 "C, the parts are loaded into a furnace and heated to a temperature of 1200-1250 "С with a holding time of 14-40 min., after which it is slowly cooled first in a furnace to a temperature of 800 "С, and then in air.
Будучи алітованою за таким способом, маловуглецева сталь є більш жаростійкою, ніж спеціальна жаростійка сталь 4 х 14Н14В2М. Алітовані поверхні форми зі сталі Ст.3Being anodized in this way, low-carbon steel is more heat-resistant than special heat-resistant steel 4 x 14Н14В2М. Aluminized surfaces of the form made of steel Art. 3
Зо при відливанні інструменту зі швидкорізальної сталі РІ8 при температурі заливки 1480- 1500 "С показало, що такі форми витримують більше ста виливків без наявних пошкоджень поверхневого алітованого шару.When casting a tool from high-speed steel RI8 at a casting temperature of 1480-1500 "С, it was shown that such forms can withstand more than a hundred castings without any damage to the surface alithized layer.
Незважаючи на позитивні результати, описана вище технологія має ряд недоліків: - висока собівартість і трудомісткість процесу; 35 - необхідність контролю на всіх етапах технології; - нагрівання цілої деталі, а відповідно, і структурні зміни металу; - повідці і викривлення; - тривалість процесу становить більше 8 годин; - велика витрата електроенергії; 40 - негативний вплив на екологію та ін.Despite the positive results, the technology described above has a number of disadvantages: - high cost and laboriousness of the process; 35 - the need for control at all stages of technology; - heating of the whole part, and accordingly, structural changes of the metal; - leashes and distortions; - the duration of the process is more than 8 hours; - high consumption of electricity; 40 - negative impact on ecology, etc.
У публікації (Химухин С.Н., Астапов И.А., Теслина М.А. и др. Формирование жаростойких покрьїтий методом злектроискрового легирования с использованием интерметаллидньмх сплавов Мі-АЇ // Техническиє науки - от теории к практике: сб. ст. по матер. ХМ междунар. науч. - практ. конф. - Новосибирск: СибАК, 20121 досліджено вплив складу синтезованих Мі-АЇ! сплавів 45 на формування покриттів, отриманих методом електроіскрового легування на нержавіючій сталі х 13. Вивчено фазовий склад покриттів, наведені результати металографії і випробувань на жаростійкість. Показано, що найбільш ефективним для створення жаростійких покриттів є синтезований сплав складу Мі-66,9 Уо АІ-32,9 Фо.In the publication (S.N. Khymukhin, I.A. Astapov, M.A. Teslyna, etc. Formation of heat-resistant coatings by the method of electrospark alloying using intermetallic Mi-AI alloys // Technical sciences - from theory to practice: coll. art. on Mater. KhM International Scientific - Practical Conf. - Novosibirsk: SybAK, 20121 the influence of the composition of the synthesized Mi-AI! alloys 45 on the formation of coatings obtained by the method of electrospark alloying on stainless steel x 13 was studied. The phase composition of the coatings was studied, the results were presented metallography and heat resistance tests. It is shown that the most effective for creating heat-resistant coatings is the synthesized alloy of composition Mi-66.9 Uo AI-32.9 Fo.
Недоліком даної технології є необхідність синтезування сплавів складу Мі-66,9 95 АІ-32,9 9.The disadvantage of this technology is the need to synthesize alloys of the composition Mi-66.9 95 AI-32.9 9.
Сплави, що мають інший склад, не призводять до позитивних результатів. Крім того, процес ЕІЛ потрібно проводити в захисному середовищі (аргоні), що вимагає додаткових витрат на виготовлення спеціального оснащення.Alloys with a different composition do not lead to positive results. In addition, the EIL process must be carried out in a protective environment (argon), which requires additional costs for the manufacture of special equipment.
У публікації |С.А.Пячин, А.А.Бурков, В.С.Комарова. Формированиє и исследование злектроискровьїх покрьтий на основе алюминидов титана. // Поверхность. Рентгеновские, синхротроннье и нейтроннье исследования, 2013, Мо 6, с. 16-24 (Прототип)| розкритий спосіб нанесення покриттів, що включає електроіїскрове легування (ЕІЛ) (те ж саме, що і ЕЕЛ) алюмінієвим електродом металевої поверхні Методами електронної мікроскопії, рентгеноструктурного і мікрорентгеноспектрального аналізів вивчені структура і склад покриттів.In the publication |S.A.Pyachyn, A.A.Burkov, V.S.Komarova. Formation and study of electrospark coatings based on titanium aluminides. // Surface. X-ray, synchrotron and neutron research, 2013, Mo 6, p. 16-24 (Prototype)| the method of applying coatings is disclosed, which includes electrospark alloying (EIL) (the same as EEL) with an aluminum electrode of a metal surface. The structure and composition of the coatings are studied by the methods of electron microscopy, X-ray structural and micro-X-ray spectral analysis.
Встановлено, поверхневий шар, що формується в аргоні, в основному, містить інтерметаліди а 60 //-ТІіАіЇз незалежно від тривалості та частоти розрядних імпульсів. Фази у-ТІіАЇї ії ог - ТізАЇ можуть бути отримані при осадженні алюмінію на титан з подальшим нанесенням другого шару титану.It has been established that the surface layer formed in argon mainly contains intermetallics and 60 //-TiiAliiZ regardless of the duration and frequency of the discharge pulses. Phases y-TiiaYi and og - TisYi can be obtained by the deposition of aluminum on titanium with the subsequent application of a second layer of titanium.
Досліджена технологія має деякі переваги у порівнянні з іншими подібними технологіями, відомими з рівня техніки. До зазначених переваг відносяться простота здійснення, формування однорідного за складом поверхневого шару за рахунок перемішування в розплавленому стані матеріалів, використовуваних в якості електродів, і висока адгезія покриття до підкладки.The investigated technology has some advantages compared to other similar technologies known from the prior art. The specified advantages include ease of implementation, the formation of a homogeneous surface layer due to mixing in the molten state of the materials used as electrodes, and high adhesion of the coating to the substrate.
Однак дана технологія ЕІЛ алюмінієвим електродом, як і згадана вище технологія ЕЇЛ з використанням інтерметалідних сплавів Мі-АІЇ, також виконується в захисному середовищі (аргоні), що істотно збільшує витрати на здійснення процесу, і крім того, зазначена технологія застосовується тільки для деталей з титану.However, this EIL technology with an aluminum electrode, like the above-mentioned EIL technology using Mi-AII intermetallic alloys, is also performed in a protective environment (argon), which significantly increases the costs of the process, and in addition, the specified technology is used only for titanium parts .
В основу корисної моделі поставлена задача створення алюмінієвих покриттів на сталевих підкладках методом ЕЕЛ (ЕЇІЛ) алюмінієвим електродом.The basis of the useful model is the task of creating aluminum coatings on steel substrates by the EEL (EIL) method with an aluminum electrode.
Поставлена задача вирішена створенням способу обробки поверхонь сталевих деталей електроерозійним легуванням (ЕЕЛ) алюмінієвим електродом, при якому обробку проводять спочатку ЕЕЛ алюмінієвим електродом при енергії розряду ММр-0,52-6,8 Дж і продуктивності 1,0- 3,0 сме/хв., а потім здійснюють наступне ЕЕЛ алітованого шару тим же алюмінієвим електродом, але при енергії розряду, МУр-0,52-4,6 Дж і продуктивності 1,1-2,7 сме/хв., або графітовим електродом при енергії розряду М/р--0,52-4,6 Дж і продуктивності 1,0-2, 5 см? /хв. Для поліпшення суцільності алітованого шару повторну обробку проводять тим же алюмінієвим електродом. Якщо ж необхідно підвищити твердість поверхневого шару, то повторну обробку здійснюють графітом. В результаті, у другому випадку відбувається насичення поверхневого шару вуглецем, утворення карбідів і гартування поверхневого шару.The task was solved by creating a method of processing the surfaces of steel parts by electroerosion alloying (EEL) with an aluminum electrode, in which the treatment is first carried out by EEL with an aluminum electrode at a discharge energy of MMr-0.52-6.8 J and a productivity of 1.0-3.0 cm/min ., and then carry out the next EEL of the alite layer with the same aluminum electrode, but with a discharge energy of МУр-0.52-4.6 J and a productivity of 1.1-2.7 cm/min., or with a graphite electrode with a discharge energy of M /р--0.52-4.6 J and productivity 1.0-2.5 cm? /min. To improve the integrity of the alitized layer, re-treatment is carried out with the same aluminum electrode. If it is necessary to increase the hardness of the surface layer, then re-treatment is carried out with graphite. As a result, in the second case, the surface layer is saturated with carbon, carbides are formed, and the surface layer is hardened.
Крім того, шорсткість, товщину, мікротвердість і суцільність поверхневого шару збільшують шляхом збільшення енергії розряду.In addition, the roughness, thickness, microhardness and integrity of the surface layer are increased by increasing the discharge energy.
Встановлено, що при М/р-4,5-6,8 Дж і продуктивності 2,0-3,0 смг/хв. забезпечують формування алітованого шару, відповідно, товщиною 70-130 мкм, мікротвердістю 5000-7500It was established that at M/r-4.5-6.8 J and productivity of 2.0-3.0 cmg/min. ensure the formation of an alite layer, respectively, with a thickness of 70-130 microns, a microhardness of 5000-7500
МПа, шорсткістю (Ра) 6-9 мкм і суцільністю 95 - 100 95 або 97 - 100 95 для варіанта з повторнимMPa, with a roughness (Ra) of 6-9 μm and a continuity of 95 - 100 95 or 97 - 100 95 for the variant with repeated
ЕЕЛ алюмінієвим електродом. При цьому шорсткість знижують до Ка-1,8 мкм наступним ЕЕЛ алюмінієвим електродом при енергії розряду УМр-1,3 Дж і до 1, 9 мкм наступним ЕЕЛ графітовим електродом теж при енергії розряду УМр-1,3 Дж.EEL aluminum electrode. At the same time, the roughness is reduced to Ka-1.8 μm by the following EEL aluminum electrode at the discharge energy UMr-1.3 J and to 1.9 μm by the subsequent EEL graphite electrode also at the discharge energy UMr-1.3 J.
Зо При цьому алітування проводять в повітряному середовищі і при атмосферному тиску. У порівнянні з алітуванням у середовищі будь - якого спеціального газу, наприклад аргону, відпадає необхідність у додатковому оснащенні для забезпечення його подачі.At the same time, alitization is carried out in an air environment and at atmospheric pressure. Compared to alitization in the environment of any special gas, such as argon, there is no need for additional equipment to ensure its supply.
Суть корисної моделі пояснюється графічним матеріалом, де: - на фіг. 1 представлені різні ділянки структури поверхневого шару сталі 20 після ЕЕЛ алюмінієм при М/р-0,52 Дж; на фіг. 2, З представлені результати дюрометричного аналізу розподілу мікротвердості зразка на фіг. 1 у міру заглиблення від поверхні: шліф з відбитками вимірювання мікротвердості поверхневого шару, фіг. 2, і розподіл мікротвердості по глибині поверхневого шару, фіг. З; на фіг. 4 показана профілограма шорсткості поверхні зразка сталі 20 при ЕЕЛ алюмінієм з енергією розряду УМр-0,52 Дж; на фіг. 5 показана структура поверхневого шару зразка сталі 20 після ЕЕЛ алюмінієм зThe essence of the useful model is explained by graphic material, where: - in fig. 1 presents different sections of the structure of the surface layer of steel 20 after EEL with aluminum at M/p-0.52 J; in fig. 2, C presents the results of durometric analysis of the microhardness distribution of the sample in fig. 1 as it deepens from the surface: a slide with impressions of the measurement of the microhardness of the surface layer, fig. 2, and the distribution of microhardness along the depth of the surface layer, fig. WITH; in fig. 4 shows the profilogram of the surface roughness of steel sample 20 during EEL with aluminum with the discharge energy UMr-0.52 J; in fig. 5 shows the structure of the surface layer of steel sample 20 after EEL with aluminum
МУр-1,30 Дж; на фіг. 6 показана діаграма стану "залізо - алюміній" зразка на фіг. 5; на фіг. 7, 8 представлені результати дюрометричного аналізу розподілу мікротвердості зразка на фіг. 5: шліф із зображенням відбитків, отриманих при вдавлюванні алмазної піраміди, фіг. 7; розподіл мікротвердості по глибині поверхневого шару, фіг. 8; на фіг. 9 показана профілограма шорсткості поверхні зразка сталі 20 при ЕЕЛ алюмінієм з енергією розряду МУр-1,30 Дж; на фіг. 10, 11 представлені результати дюрометричних досліджень зразка сталі 20 на приладі ПМТ-3 з навантаженням Р - 20 г після ЕЕЛ алюмінієм з енергією розряду ММр-2,6 Дж: шліф із зображенням відбитків вимірювання мікротвердості поверхневого шару зразка сталі 20 після ЕЕЛ алюмінієм з енергією розряду М/р-2,6 Дж, фіг. 10; розподіл мікротвердості по глибині поверхневого шару, на фіг. 11; на фіг. 12 представлена профілограма шорсткості поверхні зразка сталі 20 при ЕЕЛ алюмінієм з енергією розряду М/р-2,6 Дж; на фіг. 13 показана структура поверхневого шару зразка сталі 20 після ЕЕЛ алюмінієвим електродом з енергією розряду М/р-4,60 Дж; на фіг. 14, 15 показані результати дюрометричних досліджень зразка на фіг. 13: шліф з відбитками вимірювання мікротвердості поверхневого шару, фіг. 14; розподіл мікротвердості по 60 глибині шару, фіг 15;MUr-1.30 J; in fig. 6 shows the "iron - aluminum" state diagram of the sample in fig. 5; in fig. 7, 8 present the results of durometric analysis of the microhardness distribution of the sample in Fig. 5: cross-section with the image of impressions obtained when pressing a diamond pyramid, fig. 7; distribution of microhardness along the depth of the surface layer, fig. 8; in fig. 9 shows the profilogram of the surface roughness of steel sample 20 during EEL with aluminum with a discharge energy of МУр-1.30 J; in fig. 10, 11 present the results of durometric studies of a steel sample 20 on a PMT-3 device with a load of P - 20 g after EEL with aluminum with a discharge energy of MMr-2.6 J: a slide with an image of the microhardness measurement impressions of the surface layer of steel sample 20 after EEL with aluminum with energy discharge M/r-2.6 J, fig. 10; distribution of microhardness along the depth of the surface layer, in Fig. 11; in fig. 12 shows the surface roughness profilogram of steel sample 20 during EEL with aluminum with discharge energy M/p-2.6 J; in fig. 13 shows the structure of the surface layer of steel sample 20 after EEL with an aluminum electrode with a discharge energy of M/p-4.60 J; in fig. 14, 15 show the results of durometric tests of the sample in fig. 13: a cut with impressions of the microhardness measurement of the surface layer, fig. 14; microhardness distribution over 60 layer depth, Fig. 15;
на фіг. 16 представлена профілограма шорсткості поверхні зразка сталі 20 при ЕЕЛ алюмінієм з енергією розряду М/р-4,6 Дж; на фіг. 17 зображена структура поверхневого шару зразка сталі 20 після ЕЕЛ алюмінієвим електродом з енергією розряду М/р-6,8 Дж; на фіг. 18-19 показані результати дюрометричних досліджень поверхневого шару на фіг. 17: шліф з відбитками вимірювання мікротвердості поверхневого шару, фіг. 18, їі розподіл мікротвердості по глибині поверхневого шару, фіг. 19; на фіг. 20 показана профілограма шорсткості поверхні зразка сталі 20 при ЕЕЛ алюмінієм з енергією розряду УУр-6,8 Дж; на фіг. 21-22 представлені результати дюрометричного аналізу розподілу мікротвердості по мірі заглиблення від поверхні зразка сталі 40 після ЕЕЛ алюмінієвим електродом з енергією розряду ММр-0,52 Дж: шліф з відбитками вимірювання мікротвердості поверхневого шару, фіг. 21, і розподіл мікротвердості по глибині поверхневого шару, фіг. 22; на фіг. 23 представлена профілограма шорсткості поверхні зразка сталі 40 при ЕЕЛ алюмінієм з енергією розряду МУр-0,52 Дж; на фіг 24-25 показані результати дюрометричних досліджень: шліф з відбитками вимірювання мікротвердості поверхневого шару, фіг. 24, і розподіл мікротвердості по глибині поверхневого шару, фіг. 25, зразка на фіг. 23; на фіг. 26 показана профілограма шорсткості поверхні зразка сталі 40 при ЕЕЛ алюмінієм з енергією розряду УУр-2,6 Дж; на фіг 27-28 показані результати дюрометричних досліджень: шліф з відбитками вимірювання мікротвердості поверхневого шару, фіг. 27, і розподіл мікротвердості по глибині поверхневого шару, фіг. 28, зразка на фіг. 26; на фіг. 29 показана профілограма шорсткості поверхні зразка сталі 40 при ЕЕЛ алюмінієм з енергією розряду УУр-6,8 Дж; на фіг.30 показана кореляційна залежність шорсткості поверхневого шару сталі 20 від енергії розряду при алітуванню методом ЕЕЛ. на фіг.31 показана кореляційна залежність мікротвердості поверхневого шару сталі 20 від енергії розряду при алітуванню методом ЕЕЛ.in fig. 16 shows the surface roughness profilogram of steel sample 20 during EEL with aluminum with discharge energy M/p-4.6 J; in fig. 17 shows the structure of the surface layer of steel sample 20 after EEL with an aluminum electrode with a discharge energy of M/p-6.8 J; in fig. 18-19 show the results of durometric studies of the surface layer in fig. 17: sandblast with impressions of measuring the microhardness of the surface layer, fig. 18, and the distribution of microhardness along the depth of the surface layer, fig. 19; in fig. 20 shows the surface roughness profilogram of steel sample 20 during EEL with aluminum with discharge energy UUr-6.8 J; in fig. 21-22 present the results of the durometric analysis of the distribution of microhardness as it deepens from the surface of the steel sample 40 after EEL with an aluminum electrode with a discharge energy of MMr-0.52 J: a sandpaper with impressions of the measurement of the microhardness of the surface layer, fig. 21, and the distribution of microhardness along the depth of the surface layer, fig. 22; in fig. 23 shows the surface roughness profilogram of a steel 40 sample during EEL with aluminum with a discharge energy of МУр-0.52 J; Figs. 24-25 show the results of durometric studies: a sandpaper with impressions of measuring the microhardness of the surface layer, Fig. 24, and the distribution of microhardness along the depth of the surface layer, fig. 25, of the sample in fig. 23; in fig. 26 shows the surface roughness profilogram of steel sample 40 during EEL with aluminum with discharge energy UUr-2.6 J; Figs. 27-28 show the results of durometric studies: sandpaper with impressions of measuring the microhardness of the surface layer, Fig. 27, and the distribution of microhardness along the depth of the surface layer, fig. 28, of the sample in fig. 26; in fig. 29 shows the profilogram of the surface roughness of the steel sample 40 during EEL with aluminum with the discharge energy UUr-6.8 J; Fig. 30 shows the correlation dependence of the roughness of the surface layer of steel 20 on the energy of the discharge during alitization by the EEL method. Fig. 31 shows the correlation dependence of the microhardness of the surface layer of steel 20 on the energy of the discharge during alitization by the EEL method.
Зо на фіг.32 показана кореляційна залежність суцільності поверхневого шару сталі 20 від енергії розряду при алітуванню методом ЕЕЛ. на фіг.33 показана кореляційна залежність шорсткості поверхневого шару сталі 40 від енергії розряду при алітуванню методом ЕЕЛ. на фіг.34 показана кореляційна залежність мікротвердості поверхневого шару сталі 40 від енергії розряду при алітуванню методом ЕЕЛ. на фіг.35 показана кореляційна залежність суцільності поверхневого шару сталі 40 від енергії розряду при алітуванню методом ЕЕЛ.Fig. 32 shows the correlation dependence of the integrity of the surface layer of steel 20 on the energy of the discharge during alitization by the EEL method. Fig. 33 shows the correlation dependence of the roughness of the surface layer of steel 40 on the energy of the discharge during alitization by the EEL method. Fig. 34 shows the correlation dependence of the microhardness of the surface layer of steel 40 on the energy of the discharge during alitization by the EEL method. Fig. 35 shows the correlation dependence of the integrity of the surface layer of steel 40 on the energy of the discharge during alitization by the EEL method.
Для визначення впливу енергетичних параметрів обладнання ЕЕЛ на якісні параметри покриттів, виготовляли зразки із сталі 20 ії 40 розміром 15х15х8 мм, на які наносили покриття алюмінієвим електродом на установці моделі "Злитрон 52А" з використанням різних режимів.To determine the influence of the energy parameters of the EEL equipment on the qualitative parameters of the coatings, samples of 20 and 40 steel with a size of 15x15x8 mm were made, which were coated with an aluminum electrode on the "Zlytron 52A" machine using different modes.
Обробку проводили в повітряному середовищі при атмосферному тиску. Кожному режиму ЕЕЛ відповідала своя енергія розряду і продуктивність - площа сформованого покриття в одиницю часу (див. таблиця 1). Залежність продуктивності ЕЕЛ від енергії розрядуProcessing was carried out in an air environment at atmospheric pressure. Each EEL mode corresponded to its own discharge energy and productivity - the area of the formed coating per unit of time (see Table 1). Dependence of EEL performance on discharge energy
Таблиця 1Table 1
Енергіярозряду(Мр), Дж | 052 | 713 | 26 | 46 | 68Energy discharge (Mr), J | 052 | 713 | 26 | 46 | 68
Слід зазначити, що зниження продуктивності ЕЄЕЛ, тягне за собою зниження якісних параметрів поверхневого шару (появу прижогів, а головне - руйнування сформованого шару), що особливо позначається при енергії розряду Мур» 1 Дж. Збільшення продуктивності призводить до зниження суцільності покриття.It should be noted that a decrease in the productivity of the EEEL entails a decrease in the quality parameters of the surface layer (the appearance of burns, and most importantly - the destruction of the formed layer), which is especially noticeable at the energy of the Moore discharge" 1 J. An increase in productivity leads to a decrease in the integrity of the coating.
Для зниження шорсткості поверхні, після ЕЕЛ алюмінієм проводили легування тим же алюмінієвим електродом, або графітовим графітом, але на менших режимах. Товщину шару покриття вимірювали мікрометром, а шорсткість поверхні - на приладі профілографі- профілометрі мод. 201 заводу "Калибр" шляхом зняття і опрацювання профілограм. Структури поверхневого шару вивчали на оптичному мікроскопі "Неофот-2", де проводилася оцінка якості шару, його суцільності, товщини і структури зон підшару. Одночасно на мікротвердомірі ПМТ-З проводили дюрометричний аналіз на розподіл мікротвердості у поверхневому шарі і по глибині шліфа, починаючи від поверхні.To reduce the surface roughness, after EEL with aluminum, alloying was performed with the same aluminum electrode or graphite graphite, but at lower modes. The thickness of the coating layer was measured with a micrometer, and the surface roughness was measured with a profilograph-profilometer device. 201 of the Kalybr plant by taking and processing profiles. The structures of the surface layer were studied on the optical microscope "Neofot-2", where the quality of the layer, its integrity, thickness and structure of the sublayer zones were evaluated. At the same time, a durometric analysis was performed on the PMT-Z microhardness tester for the distribution of microhardness in the surface layer and along the depth of the cut, starting from the surface.
На фіг. 1 зображені різні ділянки структури поверхневого шару зразка із сталі 20 після ЕЕЛ алюмінієвим електродом з енергією розряду УМр-0,52 Дж. В результаті аналізу структури сформованого поверхневого шару (шару з видозміненою структурою), прийшли до висновку, що його суцільність прагне до 100 95. Зустрічаються окремі ділянки "білого" шару (до 60 95) товщиною 10-12 мкм. Перехідна зона, товщина якої становить 20-30 мкм, досить слабко виражена.In fig. 1 shows different sections of the structure of the surface layer of a sample made of steel 20 after EEL with an aluminum electrode with a discharge energy of УМр-0.52 J. As a result of the analysis of the structure of the formed surface layer (a layer with a modified structure), it was concluded that its integrity tends to 100 95 There are separate areas of the "white" layer (up to 60 95) with a thickness of 10-12 microns. The transition zone, the thickness of which is 20-30 μm, is rather weakly expressed.
На фіг. 2, З представлені результати дюрометричного аналізу розподілу мікротвердості зразка у міру заглиблення від поверхні. Відбитки, фіг. 2, отримані при впровадженні індентора під навантаженням 20 г.In fig. 2, C presents the results of durometric analysis of the microhardness distribution of the sample as it deepens from the surface. Prints, fig. 2, obtained when the indenter was inserted under a load of 20 g.
Як видно з графіка, фіг. 3, мікротвердість на поверхні зразка становить -« 2000 Мпа, далі, у міру заглиблення, вона плавно знижується і на глибині 50-60 мкм переходить у мікротвердість основи 1600-1700 МПа.As can be seen from the graph, fig. 3, the microhardness on the surface of the sample is -" 2000 MPa, further, as it deepens, it gradually decreases and at a depth of 50-60 microns it becomes the microhardness of the base of 1600-1700 MPa.
Аналіз результатів вимірювання шорсткості поверхневого шару зразка із сталі 20 після ЕЕЛ алюмінієм при МУр-0,52 Дж показав, що максимальна шорсткість поверхні складає Ктах-9,297, а середнє арифметичне Ка і К7, відповідно, становлять 1,263 і 2,337 мкм, фіг. 4.The analysis of the results of measuring the roughness of the surface layer of a sample made of steel 20 after EEL with aluminum at MUr-0.52 J showed that the maximum surface roughness is Ktakh-9.297, and the arithmetic average Ka and K7, respectively, are 1.263 and 2.337 μm, fig. 4.
На фіг. 5 зображена структура поверхневого шару зразка зі сталі 20 після ЕЕЛ алюмінієвим електродом з енергією розряду М/р-1,30 Дж. На фіг. 5 чітко проглядаються три зони: 1. "білий шар", тобто шар, що не піддається травленню звичайними травителями, товщина якого становить 30-50 мкм; 2. перехідна зона або дифузійна зона товщиною до 40 мкм, що складається, згідно діаграмі стану залізо - алюміній, фіг. 6, з твердих розчинів алюмінію в залізі, інтерметалевих фаз типуIn fig. 5 shows the structure of the surface layer of a sample made of steel 20 after EEL with an aluminum electrode with a discharge energy of M/r-1.30 J. In Fig. 5, three zones are clearly visible: 1. "white layer", that is, a layer that cannot be etched by ordinary etchants, the thickness of which is 30-50 μm; 2. transition zone or diffusion zone with a thickness of up to 40 μm, consisting, according to the state diagram of iron - aluminum, fig. 6, from solid solutions of aluminum in iron, intermetallic phases of the type
ЕезАЇ, ЕеАЇїг, ГегАї5, ЕеАЇз; 3. основний метал, що має феритно-перлітну структуру.EezAI, EeAIig, GegAi5, EeAIz; 3. the base metal having a ferrite-pearlite structure.
На фіг. 7, 8 представлені результати дюрометричних досліджень: шліф зразка зі сталі 20 із зображенням відбитків, отриманих при вдавлюванні алмазної піраміди на приладі ПМТ-3 з навантаженням Р - 50 г, фіг. 7, і розподіл мікротвердості по глибині поверхневого шару, фіг. 8.In fig. 7, 8 present the results of durometric studies: a grindstone of a sample made of steel 20 with an image of the impressions obtained when pressing a diamond pyramid on a PMT-3 device with a load of P - 50 g, fig. 7, and the distribution of microhardness along the depth of the surface layer, fig. 8.
Як видно з графіка на фіг. 8, максимальна мікротвердість поверхневого шару становитьAs can be seen from the graph in fig. 8, the maximum microhardness of the surface layer is
Зо 2050 МПа, яка в міру заглиблення плавно знижується до мікротвердості основи, сталі 20.From 2050 MPa, which gradually decreases as it deepens to the microhardness of the base, steel 20.
Мікротвердість "білого" шару невисока і знаходиться в межах 2000-2050 МПа, мікротвердість перехідної зони становить 1800-1950 МПа.The microhardness of the "white" layer is low and is within 2000-2050 MPa, the microhardness of the transition zone is 1800-1950 MPa.
Аналіз результатів вимірювання шорсткості поверхневого шару зразка зі сталі 20 після ЕЕЛ алюмінієм при М/р-1,30 Дж показав, що максимальна шорсткість поверхні складає Ктах-21,648 мкм, а середнє арифметичне Ка і К7, відповідно, становить 1,929 і 6,216 мкм, фіг. 9.The analysis of the results of measuring the roughness of the surface layer of a sample made of steel 20 after EEL with aluminum at M/r-1.30 J showed that the maximum surface roughness is Ktakh-21.648 μm, and the average arithmetic Ka and K7, respectively, is 1.929 and 6.216 μm, fig. . 9.
Суцільність шару з видозміненою структурою прагне до 100 95, а "білого" шару - до 80 95.The integrity of the layer with a modified structure tends to 100 95, and the "white" layer - to 80 95.
На фіг. 10, 11 представлені результати дюрометричних досліджень зразка зі сталі 20 на приладі ПМТ-3 з навантаженням Р - 20 г після ЕЕЛ алюмінієм з енергією розряду МУр-2,6 Дж: шліф з відбитками вимірювання мікротвердості поверхневого шару, фіг. 10, ї розподіл мікротвердості по глибині поверхневого шару, фіг. 11.In fig. 10, 11 present the results of durometric tests of a sample made of steel 20 on a PMT-3 device with a load of P - 20 g after EEL with aluminum with a discharge energy of MUr-2.6 J: a sandpaper with impressions of the measurement of the microhardness of the surface layer, fig. 10, distribution of microhardness along the depth of the surface layer, fig. 11.
Як і в попередньому зразку, поверхневий шар складається з трьох зон: "білого шару", товщина якого в середньому знаходиться в межах 40-50 мкм, але на деяких ділянках досягає 70 мкм; перехідної або дифузійної зони товщиною до 50 мкм і основного металу, що має ферито- перлітну структуру. Максимальна мікротвердість поверхневого шару становить 2700 МПа, яка в міру заглиблення плавно знижується і на глибині -120 мкм відповідає мікротвердості основи (41700 МПа). У перехідній зоні мікротвердість знаходиться в межах 1800-2200 МПа.As in the previous sample, the surface layer consists of three zones: the "white layer", the thickness of which is on average in the range of 40-50 microns, but in some areas it reaches 70 microns; transition or diffusion zone up to 50 μm thick and the base metal having a ferrito-pearlite structure. The maximum microhardness of the surface layer is 2700 MPa, which gradually decreases as it deepens and at a depth of -120 microns corresponds to the microhardness of the base (41700 MPa). In the transition zone, the microhardness is within 1800-2200 MPa.
Аналіз результатів вимірювання шорсткості поверхневого шару зразка зі сталі 20 після ЕЕЛ алюмінієм при М/р-2,60 Дж показав, що максимальна шорсткість поверхні складає Ктах-23,242 мкм, а середнє арифметичне Ка і К7, відповідно, 3,327 і 9,297 мкм, фіг. 12.The analysis of the results of measuring the roughness of the surface layer of a sample made of steel 20 after EEL with aluminum at M/r-2.60 J showed that the maximum surface roughness is Ktakh-23.242 μm, and the average arithmetic Ka and K7, respectively, are 3.327 and 9.297 μm, fig. 12.
Суцільність шару з видозміненою структурою прагне до 100 95, а "білого" шару до -85 95.The integrity of the layer with the modified structure tends to 100 95, and the "white" layer to -85 95.
На фіг. 13 зображена структура поверхневого шару зразка зі сталі 20 після ЕЕЛ алюмінієвим електродом з енергією розряду М/р-4,60 Дж, а на фіг. 14, 15 показані результати дюрометричних досліджень: шліф з відбитками вимірювання мікротвердості поверхневого шару, фіг. 14, і розподіл мікротвердості по глибині поверхневого шару, фіг. 15.In fig. 13 shows the structure of the surface layer of a sample made of steel 20 after EEL with an aluminum electrode with a discharge energy of M/p-4.60 J, and in Fig. 14, 15 show the results of durometric studies: a sandpaper with impressions of measuring the microhardness of the surface layer, fig. 14, and the distribution of microhardness along the depth of the surface layer, fig. 15.
Як і в попередньому зразку, поверхневий шар складається з трьох зон: "білого" шару, товщина якого в середньому знаходиться в межах 50-70 мкм, але на деяких ділянках досягає 90 мкм; перехідної або дифузійної зони товщиною до 50 мкм і основного металу, що має ферито- перлітну структуру. Максимальна мікротвердість поверхневого шару становить 5010 МПа, яка в міру заглиблення плавно знижується і на глибині -«- 150 мкм відповідає мікротвердості основи. У 60 перехідній зоні мікротвердість знаходиться в межах 2000-2500 МПа.As in the previous sample, the surface layer consists of three zones: the "white" layer, the thickness of which is on average in the range of 50-70 microns, but in some areas it reaches 90 microns; transition or diffusion zone up to 50 μm thick and the base metal having a ferrito-pearlite structure. The maximum microhardness of the surface layer is 5010 MPa, which gradually decreases as it deepens and at a depth of -«- 150 microns corresponds to the microhardness of the base. In the 60 transition zone, the microhardness is in the range of 2000-2500 MPa.
Аналіз фіг. 13-15 показав, що збільшення енергії розряду до 4,60 Дж супроводжується збільшенням шорсткості поверхні: Кітах-40,641 мкм; К а - 6,171 мкм і К2-16,256 мкм, фіг. 16.Analysis of fig. 13-15 showed that an increase in discharge energy up to 4.60 J is accompanied by an increase in surface roughness: Kitah-40.641 μm; K a - 6.171 μm and K2 - 16.256 μm, fig. 16.
Суцільність шару з видозміненою структурою прагне до 100 95, а "білого" шару до 95 95.The integrity of the layer with a modified structure tends to 100 95, and the "white" layer to 95 95.
На фіг. 17 зображена структура поверхневого шару зразка зі сталі 20 після ЕЕЛ алюмінієвим електродом з енергією розряду М/р-6,8 Дж, а на фіг. 18-19 показано розподіл мікротвердості по глибині шару. Товщина "білого" шару коливається від 25 до 70 мкм, а мікротвердість знижується 3 7270 МПа на поверхні до 6100 МПа на початку перехідної зони. Далі, в перехідній зоні, до глибини 130 мкм відбувається різке зниження мікротвердості до 2410 МПа, а потім більш плавне - до 1700 МПа на глибині « 260 мкм. Подальше збільшення енергії розряду до 6,8 Дж супроводжується значним збільшенням шорсткості поверхні: Кітах-58,305мкм; Ка - 9,039 мкм іIn fig. 17 shows the structure of the surface layer of a sample made of steel 20 after EEL with an aluminum electrode with a discharge energy of M/p-6.8 J, and in Fig. 18-19 shows the distribution of microhardness along the depth of the layer. The thickness of the "white" layer varies from 25 to 70 μm, and the microhardness decreases from 3,7270 MPa on the surface to 6,100 MPa at the beginning of the transition zone. Further, in the transition zone, to a depth of 130 μm, there is a sharp decrease in microhardness to 2410 MPa, and then more smoothly - to 1700 MPa at a depth of 260 μm. A further increase in the discharge energy to 6.8 J is accompanied by a significant increase in the surface roughness: Kitah-58.305μm; Ka - 9.039 μm and
КІ-18,142 мкм (фіг. 20). Суцільність "білого" шару прагне до 100 95.KI-18,142 μm (Fig. 20). The integrity of the "white" layer tends to 100 95.
На фіг. 21-22 представлені результати дюрометричного аналізу розподілу мікротвердості по мірі заглиблення від поверхні зразка зі сталі 40 після ЕЕЛ алюмінієвим електродом з енергією розряду УМр-0,52 Дж. Відбитки, фіг. 21, отримані при впровадженні індентора під навантаженням г.In fig. 21-22 present the results of durometric analysis of the distribution of microhardness as it deepens from the surface of a steel 40 sample after EEL with an aluminum electrode with a discharge energy of UMr-0.52 J. Prints, fig. 21, obtained during the introduction of the indenter under the load of g.
Аналіз мікроструктури показав, що покриття складається з двох зон: "білого" шару і перехідного шару з видозміненою структурою. На зразку після ЕЕЛ алюмінієм з енергією розряду М/р-0,52 Дж спостерігається формування рівномірного шару з видозміненою структурою товщиною 20-30 мкм. Зустрічаються окремі ділянки "білого" шару (менше 50 95) 20 товщиною 10-15 мкм.Analysis of the microstructure showed that the coating consists of two zones: a "white" layer and a transition layer with a modified structure. The formation of a uniform layer with a modified structure with a thickness of 20-30 microns is observed on the sample after EEL with aluminum with a discharge energy of M/p-0.52 J. There are separate areas of the "white" layer (less than 50 95) 20 with a thickness of 10-15 microns.
Як видно з графіка, фіг. 22, мікротвердість на поверхні зразка становить «- 2370 МПа, далі, в міру заглиблення, плавно знижується і на глибині 100-125 мкм переходить в мікротвердість основи.As can be seen from the graph, fig. 22, the microhardness on the surface of the sample is "- 2370 MPa, then, as it deepens, it gradually decreases and at a depth of 100-125 microns passes into the microhardness of the base.
Аналіз вимірювання шорсткості поверхневого шару зразка зі сталі 40 після ЕЕЛ алюмінієм при УМУр-0,52 Дж показав, що максимальна шорсткість поверхні складає Ктах-8,102, а середнє арифметичне Ка і К72, відповідно, 1,600 і 3,028 мкм, фіг. 23.The analysis of measuring the roughness of the surface layer of a sample made of steel 40 after EEL with aluminum at UMUr-0.52 J showed that the maximum surface roughness is Ktakh-8.102, and the average arithmetic Ka and K72, respectively, are 1.600 and 3.028 μm, fig. 23.
При збільшенні енергії розряду до 2,6 Дж суцільність "білого" шару зростає до 70 95, а шар з видозміненою структурою, як і в попередньому зразку, прагне до 100 95. Товщина "білого" шару в основному становить 30-40 мкм, хоча в окремих місцях досягає 70 мкм.When the discharge energy increases to 2.6 J, the integrity of the "white" layer increases to 70 95, and the layer with a modified structure, as in the previous sample, tends to 100 95. The thickness of the "white" layer is mainly 30-40 μm, although in some places it reaches 70 μm.
Зо Виходячи з результатів дюрометричного аналізу, фіг. 24-25, і, як видно з графіка, фіг. 25, мікротвердість на поверхні зразка становить « 3500 МПа, далі, в міру заглиблення, вона плавно збільшується і на глибині близько 50 мкм становить 4500 МПа, після чого плавно знижується і на глибині 150-170 мкм переходить в мікротвердість основи. Аналіз вимірювання шорсткості поверхневого шару зразка зі сталі 40 після ЕЕЛ алюмінієм при УУр-0,52 Дж показав, що максимальна шорсткість поверхні складає Кітах-11,555, а середнє арифметичне Ка і Кз, відповідно, становить 1,853 і 4,144 мкм, фіг. 26.Based on the results of the durometric analysis, fig. 24-25, and, as can be seen from the graph, fig. 25, the microhardness on the surface of the sample is 3,500 MPa, then, as it deepens, it gradually increases and at a depth of about 50 μm is 4,500 MPa, after which it gradually decreases and at a depth of 150-170 μm passes into the microhardness of the base. The analysis of measuring the roughness of the surface layer of a sample made of steel 40 after EEL with aluminum at UUr-0.52 J showed that the maximum surface roughness is Kitakh-11.555, and the average arithmetic Ka and Kz, respectively, is 1.853 and 4.144 μm, fig. 26.
Якщо порівнювати мікроструктури, то зі збільшенням енергії розряду збільшується глибина перехідної зони. При М/р-0,52 Дж вона не виражена, тоді як при Уур-2,6 Дж - становить близько 30-40 мкм і характеризується підвищеною твердістю - близько 4500 МПа. Причиною підвищення твердості перехідної зони можуть служити фазові перетворення, що відбуваються при нагріванні сталі вище критичних температур і прискорене охолодження на повітрі. На мікроструктурі чітко простежується ділянка неповної перекристалізації, яка для сталі 40 визначається нагріванням до температурного діапазону 730-755 "С. Метал на цій ділянці піддається тільки частковій перекристалізації. Так, поряд з зернами, що утворилися в результаті перекристалізації, присутні зерна вихідного металу. Незважаючи на прискорене охолодження після ЕЕЛ (на повітрі), з огляду на невелику стійкість переохолодженого аустеніту сталі 40, не відбувається утворення структури голчастого типу (мартенситу), який, внаслідок високої твердості і крихкості, може привести до утворення тріщин. Тому можна припустити, що, незважаючи на підвищення твердості поверхневого шару, зберігається його схильність до невеликих деформацій.If we compare the microstructures, the depth of the transition zone increases as the discharge energy increases. At M/r-0.52 J, it is not pronounced, while at Uur-2.6 J, it is about 30-40 μm and is characterized by increased hardness - about 4500 MPa. The reason for the increase in the hardness of the transition zone can be phase transformations that occur when steel is heated above critical temperatures and accelerated cooling in air. The microstructure clearly shows an area of incomplete recrystallization, which for steel 40 is determined by heating to a temperature range of 730-755 "C. Despite this, the metal in this area undergoes only partial recrystallization. Thus, along with the grains formed as a result of recrystallization, grains of the original metal are present. on accelerated cooling after EEL (in air), given the low resistance of undercooled austenite of steel 40, the formation of a needle-type structure (martensite) does not occur, which, due to high hardness and brittleness, can lead to the formation of cracks. Therefore, it can be assumed that, despite the increased hardness of the surface layer, its tendency to small deformations remains.
Зі збільшенням потужності розряду до 6,8 Дж товщина "білого" шару зростає до 60-130 мкм, а суцільність збільшується практично до 100 95With an increase in the discharge power to 6.8 J, the thickness of the "white" layer increases to 60-130 μm, and the integrity increases to almost 100 95
Як і для зразка після ЕЕЛ з УуУр-2,6 Дж, спостерігається перехідна зона товщиною до 150 мкм, яка характеризується підвищеною твердістю 2335-3430 МПа, фіг. 27-28.As for the sample after EEL with UuUr-2.6 J, a transition zone with a thickness of up to 150 μm is observed, which is characterized by an increased hardness of 2335-3430 MPa, fig. 27-28.
Аналіз вимірювання шорсткості поверхневого шару зразка зі сталі 40 після ЕЕЛ алюмінієм при Уур-6,8 Дж показав, що максимальна шорсткість поверхні складає Кітах-49,008, а середнє арифметичне Ка і К72, відповідно, 8,138 і 17,345 мкм, фіг. 29.The analysis of measuring the roughness of the surface layer of a sample made of steel 40 after EEL with aluminum at Uur-6.8 J showed that the maximum surface roughness is Kitah-49.008, and the average arithmetic Ka and K72, respectively, are 8.138 and 17.345 μm, fig. 29.
На підставі проведених досліджень, в таблиці 2 і на фіг. 30-35 представлені результати впливу енергії розряду на якісні параметри сформованих поверхневих шарів сталі 20 і сталі 40 бо при алітуванні методом ЕЕЛ.Based on the conducted research, in table 2 and fig. 30-35 present the results of the impact of the discharge energy on the quality parameters of the formed surface layers of steel 20 and steel 40 bo when alitizing by the EEL method.
Якісні параметри поверхневих шарів сталевих зразків ЕЕЛ алюмінієвим електродомQualitative parameters of the surface layers of steel samples EEL with an aluminum electrode
Таблиця 2Table 2
ДВ. тенннне Метт шень УDV tennnne Matt shen U
Товщина, мкм Мікротвердість, МПа Шорсткість, мкм "білого" розряду, шару 95 сни а нні шару зони шару зони 0,52 | 0-2 | 20-30 | 2000270 | 1900550 | 13 | 23 93 | 60 7льзо | 30-50 / 30-40 |2050-70| 1850480 | 19|6б2 216| 80 68 Їдо70 | 110-130 )|7270450| 2370570 | 90 |т18и| 5853 100 і 68 | 60-30 | 130-150 )|7400-70| 2390570 | 81 |173| 490 | 100 "- ЕЕЛ графітовим електродом.Thickness, μm Microhardness, MPa Roughness, μm of "white" discharge, layer 95 layers of zone layer of zone 0.52 | 0-2 | 20-30 | 2000270 | 1900550 | 13 | 23 93 | 60 7lzo | 30-50 / 30-40 |2050-70| 1850480 | 19|6b2 216| 80 68 Ido70 | 110-130 )|7270450| 2370570 | 90 |t18y| 5853 100 and 68 | 60-30 | 130-150 )|7400-70| 2390570 | 81 |173| 490 | 100 "- EEL with a graphite electrode.
Аналіз таблиці 2 показав, що при алітуванні методом ЕЕЛ, використовуючи режими: енергію розряду в межах УМр-4,6-6,8 Дж і продуктивність 2,0-3,0 см-/ хв., забезпечують найбільш якісні параметри поверхневого шару: формування "білого" шару товщиною, відповідно, 70-130 мкм, мікротвердість 5000-7500 МПа, шорсткість (Ка) 6-9 мкм і суцільність 95-100 95.The analysis of Table 2 showed that when alitizing by the EEL method, using the modes: discharge energy in the range of UMr-4.6-6.8 J and productivity of 2.0-3.0 cm-/min., provide the highest quality parameters of the surface layer: the formation of a "white" layer with a thickness of 70-130 microns, microhardness 5000-7500 MPa, roughness (Ka) 6-9 microns, and integrity 95-100 95, respectively.
Для зниження шорсткості поверхні, проводили подальше ЕЕЛ тим же електродом з алюмінію, використовуючи енергію розряду, що забезпечує в 2-3 рази меншу шорсткість поверхні, і продуктивність, згідно таблиці 3. Для порівняння, з метою зниження шорсткості, проводили подальше ЕЕЛ алітованих поверхонь графітовим електродом, використовуючи ту ж енергію розряду, що і при легуванні алюмінієм, згідно таблиці 3.To reduce surface roughness, further EEL was carried out with the same aluminum electrode, using discharge energy that provides 2-3 times lower surface roughness, and productivity, according to Table 3. For comparison, in order to reduce roughness, further EEL of alitized surfaces was carried out with graphite electrode, using the same discharge energy as when alloying with aluminum, according to Table 3.
Слід зазначити, що при використанні для зниження шорсткості алітованих поверхонь електроду з графіту, продуктивність є нижчою, ніж при ЕЕЛ алюмінієвим електродом.It should be noted that when using a graphite electrode to reduce the roughness of alitized surfaces, the performance is lower than when using an aluminum electrode.
Залежність продуктивності ЕЕЛ від енергії розрядуDependence of EEL performance on discharge energy
Таблиця ЗTable C
У таблиці З наведені результати якісних параметрів поверхневих шарів зразків зі сталі 20, алітованих ЕЕЛ при енергії розряду УМр-4,6 Дж, після їх ЕЕЛ алюмінієвим і графітовим електродом при Мур-1,3 Дж, з метою зниження шорсткості поверхневого шару.Table C shows the results of the qualitative parameters of the surface layers of samples made of steel 20, alitized by EEL at the discharge energy of UMr-4.6 J, after their EEL with an aluminum and graphite electrode at Mur-1.3 J, in order to reduce the roughness of the surface layer.
Аналіз таблиці З показав, що при використанні для зниження величини шорсткості як алюмінієвого, так і графітового електрода шорсткість (Ка) знижується, відповідно, з 6,2 до 1,8 і 1,9 мкм, а суцільність збільшується відповідно, з 95 до 100 і 97 95. При цьому товщина і мікротвердість "білого" і перехідного шарів змінюється незначно. Таким чином, при ЕЕЛ сталевих зразків алюмінієм зі збільшенням енергії розряду зростають такі якісні параметри поверхневого шару, як шорсткість, товщина, мікротвердість "білого" шару і перехідної зони.The analysis of table C showed that when using both aluminum and graphite electrodes to reduce the roughness, the roughness (Ka) decreases, respectively, from 6.2 to 1.8 and 1.9 μm, and the integrity increases, respectively, from 95 to 100 and 97 95. At the same time, the thickness and microhardness of the "white" and transitional layers changes slightly. Thus, during the EEL of steel samples with aluminum, with an increase in the discharge energy, such qualitative parameters of the surface layer as roughness, thickness, microhardness of the "white" layer and the transition zone increase.
Суцільність "білого" шару при УуУр-0,52 Дж є низькою (50-60 95), при подальшому збільшенні енергії розряду вона зростає і при М/р-6,8 Дж становить 100 95.The integrity of the "white" layer at UuUr-0.52 J is low (50-60 95), with a further increase in the discharge energy, it increases and at M/r-6.8 J it is 100 95.
Зо Порівняльний аналіз впливу підкладки на якісні параметри поверхневого шару при алітуванню методом ЕЕЛ показав, що при заміні сталі 20 на сталь 40 збільшується товщина "білого" шару і перехідної зони, тобто глибина зони підвищеної твердості, а також величина її мікротвердості. Шорсткість поверхні практично не змінюється.A comparative analysis of the influence of the substrate on the quality parameters of the surface layer during alitization using the EEL method showed that when replacing steel 20 with steel 40, the thickness of the "white" layer and the transition zone increases, that is, the depth of the zone of increased hardness, as well as the value of its microhardness. Surface roughness practically does not change.
До практичного застосування можна рекомендувати процес алітування методомThe process of alitization by method can be recommended for practical application
ЕЕЛ, використовуючи режими (енергію розряду в межах Мр-4,6-6,8 Дж і продуктивність 2,0- 3,0 сме/хв.), які забезпечують, формування "білого" шару товщиною, відповідно, 70-130 мкм, мікротвердістю 5000-7500 МПа, шорсткістю (Ка) 6-9 мкм і суцільністю 95 - 100 Об.EEL, using modes (discharge energy in the range of Mr-4.6-6.8 J and productivity 2.0-3.0 cm/min.), which ensure the formation of a "white" layer with a thickness of 70-130 microns, respectively , with microhardness of 5000-7500 MPa, roughness (Ka) of 6-9 μm and integrity of 95-100 Ob.
Подальше ЕЕЛ тим же алюмінієвим електродом, але з енергією розряду, що забезпечує в 2-Further EEL with the same aluminum electrode, but with discharge energy that provides in 2-
З рази меншу шорсткість поверхні, дозволяє знизити шорсткість поверхні і збільшити суцільність алітованого шару. Наприклад, при алітуванні з енергією розряду МУр-4,6 Дж шорсткість поверхніA much smaller surface roughness allows you to reduce the surface roughness and increase the integrity of the alite layer. For example, when alitizing with the energy of the MUr-4.6 J discharge, the surface roughness
Ка-6б,2мкм, а суцільність алітованого шару - 95 9о, подальше легування алюмінієм з ММр-1,3 Дж дозволяє знизити шорсткість поверхні до Ка-1,8 мкм і збільшити суцільність до 100 95. При цьому товщина і мікротвердість "білого" і перехідного шарів змінюється незначно.Ka-6b, 2μm, and the continuity of the alite layer is 95 9o, further alloying with aluminum from MMr-1.3 J allows to reduce the surface roughness to Ka-1.8 μm and increase the continuity to 100 95. At the same time, the thickness and microhardness of the "white" and transition layers changes slightly.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAU201701845U UA119316U (en) | 2017-02-27 | 2017-02-27 | METHOD OF FINISHING SURFACES OF STEEL PARTS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAU201701845U UA119316U (en) | 2017-02-27 | 2017-02-27 | METHOD OF FINISHING SURFACES OF STEEL PARTS |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
UA119316U true UA119316U (en) | 2017-09-25 |
Family
ID=59894395
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UAU201701845U UA119316U (en) | 2017-02-27 | 2017-02-27 | METHOD OF FINISHING SURFACES OF STEEL PARTS |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
UA (1) | UA119316U (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2696616C1 (en) * | 2018-06-04 | 2019-08-06 | Василий Сигизмундович Марцинковский | Method of aluminizing steel parts |
RU2707776C1 (en) * | 2018-07-25 | 2019-11-29 | Василий Сигизмундович Марцинковский | Method of sulphocementation of steel parts |
-
2017
- 2017-02-27 UA UAU201701845U patent/UA119316U/en unknown
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2696616C1 (en) * | 2018-06-04 | 2019-08-06 | Василий Сигизмундович Марцинковский | Method of aluminizing steel parts |
RU2707776C1 (en) * | 2018-07-25 | 2019-11-29 | Василий Сигизмундович Марцинковский | Method of sulphocementation of steel parts |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Maleki et al. | Effects of conventional, severe, over, and re-shot peening processes on the fatigue behavior of mild carbon steel | |
Wielage et al. | Iron-based coatings arc-sprayed with cored wires for applications at elevated temperatures | |
Lu et al. | Erosion and corrosion behavior of shrouded plasma sprayed Cr3C2-NiCr coating | |
Agüero et al. | Long exposure steam oxidation testing and mechanical properties of slurry aluminide coatings for steam turbine components | |
Wang et al. | Microstructure and properties of pure titanium coating on Ti-6Al-4V alloy by laser cladding | |
Wang et al. | Research on the microstructure and wear resistance of titanium alloy structural members repaired by laser cladding | |
Dhineshkumar et al. | Enhancement of strain tolerance of functionally graded LaTi2Al9O19 thermal barrier coating through ultra-short pulse based laser texturing | |
Han et al. | Electrochemical corrosion behavior of modified MAO film on magnesium alloy AZ31 irradiated by high-intensity pulsed ion beam | |
Zhang et al. | Thermal shock resistance of thermal barrier coatings with different surface shapes modified by laser remelting | |
Shulov et al. | Application of high-current pulsed electron beams for modifying the surface of gas-turbine engine blades | |
Aqida et al. | Thermal fatigue properties of laser treated steels | |
Kumar et al. | Enhancement of surface properties of austenitic stainless steel by nickel based alloy cladding developed using microwave energy technique | |
CN110280741A (en) | A kind of preparation method of Sn-Bi bianry alloy diffusion couple | |
UA119316U (en) | METHOD OF FINISHING SURFACES OF STEEL PARTS | |
Morimoto et al. | Some properties of boronized layers on steels with direct diode laser | |
CN111595845A (en) | Method for analyzing structure and performance of 45 steel laser remelting layer | |
Liao et al. | Mo-alloyed stainless steel coating with improved cavitation erosion resistance by plasma spraying a specially designed core-shell-structured powder | |
Zhao et al. | Experimental and temperature field simulation study of Inconel 718 surface cladding based on vacuum electron beam heat source | |
Takahashi et al. | Development of an evaluation method of functionally gradient materials | |
Serres et al. | Influence of salt fog aging tests on mechanical resistance of laser clad-coatings | |
Uglov et al. | Structure-phase transformation of high speed steel by various high intensity ion-plasma treatments | |
Xu et al. | Process optimization and properties of laser cladding high vanadium high speed steel coatings on nodular cast iron | |
Sundararajan et al. | Effect of thermal cycling on the adhesive strength of Ni–Cr coatings | |
Cong et al. | Effect of unit size on thermal fatigue behavior of hot work steel repaired by a biomimetic laser remelting process | |
Helbert et al. | Corrosion behavior of additively manufactured AISI 316L stainless steel under atmospheric conditions |