Способ удаления диффузионного слоя

Способ удаления диффузионного слоя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ДИФФУЗИОННОГО СЛОЯ, преимущественно борированного , включающий нагрев, выдержку, охлаждение и механическую обработку, отличающий с я тем, что, с целью увеличения производительности процесса и снижения трудоёмкости, нагрев производят в воздушной среде, выдержку проводят вначале в воздушной среде при 900-980°С в течение 30-60 мин, а затем - в расплаве буры в течение 10-15 мин, а после охлаждения промывают в воде с температурой 90-100°С. (Л с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУЬЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

У

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

fO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3519891/22-02 (22) 10. 12. 82 (46) 07.07.84. Бюл. 9 25 (72) И.М. Спиридонова, В.Д. Колючая, А.Б.Ламин, Е.М..Кричевский и П.М.Гаврилин (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. 300-летия воссоединения Украины с Россией (53) 621. 785. 79 (088 ° 8) (56) 1. Кизельман В.Я. Химико-термическая обработка металлов. Л., "Судостроение", 1964, с. 11-20.

2. Шальнов В.А. Шнифование и полирование высокопрочных материалов.

М., Машиностроение", с. 40-42.

3. Авторское свидетельство СССР

j9 329250, кл. С 23 С 9/02, 1970. („)SU(„) À ц511 С 23 С 9/00; C 21 D 1 78 (54 ) (57 ) СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ДИФФУЗИОННОГО СЛОЯ, преимущественно борированного, включающий нагрев, выдержку, охлаждение и механическую обработку, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности процесса и снижения трудоемкости, нагрев производят в воздушной среде, выдержку проводят вначале в воздушной среде при 900-980 С в течение

30-60 мин, а затем - в расплаве буры в течение 10-15 мин, а после охлаждения промывают в воде с температурой

90-100 С.

1101472

Марка стали

160

155

У8

40Х

150

Табли а2

Пример

Время выдержки в печи, мин

Характеристика остаточного слоя

Глубина остаточного слоя,мкм

Марка стали

Температура печи, Ос

35, У8, 850

40Х

140- 146

140-146

Большой остаточный слой

130-140

120-130

115-125

110

120

Изобретение относится к термической обработке деталей и может быть использовано для удаления борированного слоя с отработанных деталей при многократном их использовании.

Известны способы снятия тонких слоев с поверхности деталей, заключающиеся в химическом травлении (1).

Однако применение метода химического травления для снятия борированных слоев малоэффективно. Кроме 10 того, для данного способа необходимо предусматривать комплекс мероприятий, обеспечивающих охрану окружающей среды от загрязнения.

Известен способ снятия тонких 15 поверхностных слоев путем сошлифовки, сущность которого заключается в удалении тонких слоев с поверхности обрабатываемых деталей посредством абразивных кругов. Применение этого способа наиболее целесообразно для отработанных деталей многократного использования, таких как матрицы, пуансоны и т.д. f2) .

Однако поверхностное упрочнение деталей методом борирования приводит к значительному увеличению их стойкости к истиранию и вследствие этого - к увеличению расхода абразивного инструмента, трудозатрат на перешлифовку, к возникновению необходимости использования дефицитного алмазного абразивного инструмента.

Иаиболее близким к предлагаемому но технической сущности и достигае:мому результату является способ 35 удаления диффузионного слоя, включающий нанесение на поверхность сплава с коэффициентом термодинамической активности элемента внедрения ниже, чем в очищаемом материале, 40 нагрев и выдержку при температуре диффузии элемента внедрения в наносимый сплав, охлаждение и удаление нанесенного слоя механическим или другим методом (31 . 45

Однако известный способ малопро изводителен, так как удаление элемента внедрения диффузии в твердой фазе является длительным процессом.

При этом бор, диффундируя в нанесенный слой, увеличивает его твердость и затрудняет удаление нанесенного слоя механической обработки .

Целью изобретения является увеличение производительности процесса и снижение трудоемкости.

Для достижения поставленной цели согласно способу удаления диффузионного слоя, преимущественно, борированного, включающему нагрев, выдержку, охлаждение и механическую обработку, нагрев производят в воздушной среде, выдержку проводят вначале в воздушной среде при 900-.980 С в теd ,чение 30-60 мин, а затем в расплаве, буры в течение 10-15 мин, а после охлаждения осуществляют промывку в воде с температурой 90-100 С.

Пример. Исследованию подвергают обработанные борированные детали из стали марки 35, 48, 40х. ДанНые измерения глубины борированного слоя представлены в табл. 1.

Таблица1

Глубина борированного слоя на детали до эксплуатации, мкм

Перед повторным борированием осуществляют процесс снятия борированного слоя. Учитывая сравнительную термическую устойчивость борированных слоев при 850 С, выбор температуры нагрева в печи осуществляют начиная с 850 С.

Отработка режима выдержки деталей в печи с воздушной средой приведена в табл. 2.

1101472

130

110

50

40

110

120

120

100

45

110

120

100

40

45

40

35, У8

1050

30

То же

60

35, У8, 900

40Х

35, У8, 950

40Х

35, У8, 980

40Х

Продолжение табл. 2 1

Удовлетворительный результат

Остатки игл боридов до 10-30 мкм, чередующиеся с оголенными участками поверхности

То же

Большой остаточный слой

Удовлетворительный результат

Остатки игл боридов глубиной 10-30 мкм, чередующиеся с оголенными участками поверхности

То же

Большой остаточный слой

Удовлетворительный результат

Остатки игл

Удовлетворительный результат

Остатки игл боридов до 30 мкм

1101472

При указанных параметрах не удается добиться существенного изменения глубины бсрированного слоя. Нагрев деталей в печи при 1050 С в течение

o ,20 мин позволяет полностью избавиться от слоя боридов. Однако нагрев . при этой температуре ухудшает струк-,,туру основного металла детали. В связи с этим в качестве температуры для нагрева выбирают интервал 900980 С. ВыдЕржка детали при данной 10

:температуре в течение 10-20 мин является недостаточной, так как на рас,:сматриваемой поверхности слой остаточных боридов составляет 80-120 мкм, что не позволяет существенно облег-. 15 чить процесс механической обработки шлифовальными кругами. При нагреве в течение 30-60 мин на поверхности детали наблюдаются оголенные участки основного металла, чередующиеся 20 с остатками игл боридов глубиной

10-30 мкм, легко снимающихся в даль- ., нейшем абаразив ными кругами . Дальнейшее увеличение времени вь держки в . печи до 110-120 мин существенных 25 изменений не вносит. Поэтому в качестве основных параметров при нагреве отработанных деталей в печи предлагаются температура 900-980@С и время выдержки 30-50 мин. 30

При нагреве детали в воздушной окислительной среде на поверхности образуется пленка окисла В ОЗ. Она плавится при 850оС. Окисление протекает по границам зерен, s местах де- 35 фектов и износа образуются каналы, заполненные расплавом и связывающие атмосферу с основой. В дальнейшем окисление протекает по каналам и распространяется под борированным слоем, разрушая связь с основой.

После извлечению деталей иэ печи на их поверхности сохраняется корка окислов. Для ее удаления детали norpyeamz в расплав буры.

Выдержка в расплаве буры обеспечи-45 вает как растворение пленки окислов с поверхности детали, так и увеличение окисленной прослойки между матрицей и борированным слоем. В результате последний снимается целыми плас-50 тами, обнажая основной металл.

Результаты обработки режима выдержки в расплаве буры приведены в табл.З.

Таблица3

Имеются остатки корки окислов.

Слой окислов удален полностью.

Продолжение табл. 3

20

Температура, воды, С

Характеристика чистоты поверхности

Слой застывшей буры не смыт

Слой застывшей буры, в основном, смыт.

100

Слой застывшей, буры смыт полностью., Как показал эксперимент, при о отмывке в воде, нагретой ниже 80 С, желаемого результата достичь не уда" ется. Отмывка в воде при 90-100 С в течение более 60 мин существенных изменений не вносит. Таким образом остаточный слой застывшей буры удается отмыть в нагретой до 90-100 С в течение 30-60 мин.

Приведенная последовательность и продолжительность операций является достаточной для достижения поло-. жительного эффекта.

Проведение операций по предлагаемому способу осуществляется на оборудовании; применяемом в настоящее время на участках термической обработки. В частности для нагрева деталей до 900-980 С используются камерные электропечи сопротивления типа СНО-3.6.2/10И2, для удаления корки окислов — печи-ванны борирования, изготовляемые обычно на основе соляных или цементационных электропечей (например, СВС-2. 3/13-И1) .

Отмывают от пленки застывшей буры

Выдержка в буре в течение 5 мин не.позволяет полностью избавиться от корки. Желаемого результата можно достичь при выдержке в буре в течение 10-15 мин. Дальнейшее увеличение времени выдержки в буре нетехнологично.

Выгруженные из расплава буры детали имеют на своей поверхности тонкий слой застывшего расплава.

В табл. 4 приведены результаты отработки режима отмывки деталей от слоя застывшей буры.

Таблица4

8. 1101472

Составитель Р.Клыкова

Редактор Н.Егорова Техред A. Кикемезей Корректор И.Эрдейи

Заказ 4727/15 Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.yæãîðîä, ул.Проектная, 4 в отмывочной ванне участка термообработки.

Предлагаемый способ выгодно отлиl чается от базового,за который принят способ заключающийся в шлифовании

5 упрочненных борированных деталей (s частности, матриц штампов). На проведение этой операции затрачивается б ч. Предварительное снятие борированного слоя предлагаемым способом сокращает время шлифования до 2 ч.

Из-эа того, что борирование существенно повевает поверхностную твердость металлической поверхности (до HV 2000), для снятия отработанного борированного слоя приходится применять дорогостоящий алмазный абразивный инструмент. Освобожденную от игл боридов прецлагаемям способом деталь можно шлифовать абразивными кругами, стоимость которых значительно ниже..

Таким образом, применение предла-.. гаемого способа позволяет снизить трудоемкость процесса, сократив время механической Обработки поверхности в 3 раза, удешевить его.