Способ ионно-лучевой обработки инструмента из сталей и твердых сплавов

Способ ионно-лучевой обработки инструмента из сталей и твердых сплавов

Реферат

 

Изобретение относится к ионно-лучевой вакуумной технологии получения материалов со специальными свойствами и может быть использовано для упрочения металлообрабатывающего инструмента из сталей и твердых сплавов. Цель изобретения - повышение твердости и износостойкости инструмента при одновременном сокращении времени обработки. Сущность предлагаемого способа - имплантация в приповерхностные слои упрочняемого инструмента ионов металла и неметалла импульсами с частотой () и длительностью , выбираемых из соотношения = 2 10^-3 - 15 10^-3. Импульсная имплантация ионов С⁺ и Ti⁺ в поверхностные слои вырубных штампов из стали Х12М увеличивала их микротвердость в 1,5 раза, износостойкость в 2 раза. Имплантация при тех же параметрах импульса ионов Zr⁺ и С⁺ в поверхностные слои резцов из твердого сплава ВК8 увеличивала их твердость в 1,3 раза, износостойкость в 1,7 раза при уменьшении времени обработки в 2 раза по сравнению со стационарным режимом имплантации.

Изобретение относится к ионно-лучевой вакуумной технологии получения материалов со специальными свойствами и может быть использовано для упрочнения металлообрабатывающего инструмента из сталей и твердых сплавов. Целью изобретения является повышение твердости и износостойкости инструмента при одновременном сокращении времени обработки. Пример 1. В обрабатываемый инструмент (например, вырубные штампы) имплантировали ионы С⁺ и Ti⁺ каждого до дозы 10¹⁷ ион/см² в импульсном режиме с частотой = 10 Гц и длительностью импульсов = 210^-4 c. Плотность тока составляла 10 мА/см², энергия однозарядных ионов 100 кэВ, давление в камере 10^-3 Па. После имплантации в импульсном режиме микротвердость рабочей поверхности штампов из стали Х12М возрастает в 1,5 раза, износостойкость штампов при вырубке деталей из стали 20 и бронзы БрА7 - в 2 раза. Пример 2. При тех же параметрах импульсов ионы Zr⁺ и C⁺ имплантировали в резцы из твердого сплава ВК8 до дозы 10¹⁷ ион/см² для Zr⁺ и 210¹⁷ ион/см² для C⁺. В импульсном режиме имплантации при уменьшении времени обработки в 2 раза по сравнению со стационарным режимом микротвердость резцов возрастала в 1,3 раза, износостойкость - в 1,7 раза по сравнению с необработанными. Уменьшение величины до значения ниже 210^-3 не приводит к повышению износостойкости, при этом время имплантации увеличивается. Увеличение частоты и длительности импульса приводит к снижению эффективности импульсной имплантации. При > 1510^-3 (например, = 2010^-3) производительность импульсной обработки возрастает в 20 раз, но эффективность обработки снижается: микротвердость увеличивается в 1,2 раза, а износостойкость - в 1,4-1,6 раза, что близко к значениям, получаемым при стационарном режиме обработки: 1,1-1,15 и 1,3-1,4 раза соответственно. В связи с этим увеличение параметра до значения свыше 1510^-3 нецелесообразно.

Формула изобретения

Способ ионно-лучевой обработки инструмента из сталей и твердых сплавов, включающий имплантацию в приповерхностные слои ионов металла и неметалла, отличающийся тем, что, с целью повышения твердости и износостойкости инструмента при одновременном сокращении времени обработки, имплантацию осуществляют импульсами с частотой (Гц) и длительностью (c), выбираемых из выражения = 210^-3-1510^-3.е