Способ упрочнения деталей из титановых сплавов

Способ упрочнения деталей из титановых сплавов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к способам обработки деталей из титановых сплавов и может быть использовано в машиностроительной, авиационной и других отраслях промышленности. Целью изобретения является интенсификация процесса насыщения и упрощение способа при сохранении качества упрочненного слоя. На изделие из титановых сплавов накладывают фольгу из технической меди толщиной 100-190 мкм, которую прижимают к поверхности детали давлением 10-100 МПа, осуществляют полный или локальный нагрев в обычной атмосфере до температуры 0,9...0,94 температуры полиморфного превращения сплава и выдерживают в течение времени, составляющем 1 мин на 1 мм максимальной толщины изделия. Это позволяет интенсифицировать процесс в 1,3-2,4 раза, а также упростить технологию при сохранении качества упрочненного слоя. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 23 С 12/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СЛ

С4 ь9в ,4Р

C©

Aha

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4419511/31-02 (22) 10. ОЗ. 88 (46} 07.01.90. Бюл. Р 1 (71) Томский инженерно-строительный институт (72) К.К. Карандашов, Г.В. Топоров, В.П. Першин и П.В. Евдокимов (53) 62).785.53(088.8) ,(56) Патент ФРГ Ф 32)9071, кл. С 23 С 5/00, 1983. (54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ

ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ (57) Изобретение относится к способам обработки деталей иэ титановых сплавов иможет быть использовано в машиностроительной, авиационной и других отраслях промышленности, Целью изобИзобретение относится к способам обработки изделий из титановых сплавов и может быть использовано в маши" ностроительной, авиационной и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является интенсификация процесса насыщения, а также упрощение способа при сохранении качества упрочненного слоя.

В качестве фольги используют техническую медь толщиной 100-190 мкм, которую прижимают к поверхности детали давлением 10-100 МПа осуществляют полный или локальный нагрев детали в воздушной атмосфере до температуры 0,9-0,94 температуры полиморфного превращения сплава и выдерживают в течение времени, составляющем 1 мин на 1 мм максимальной толщины иэделия.

„„SU„„1534094 А1

2 ретения является интенсификация процесса насыщения и упрощение. способа при сохранении качества упрочненного слоя. На изделие из титановых сплавов накладывают Фольгу из технической меди толщиной 100-190 мкм, которую прижимают к поверхности детали давлением 10-100 ИПа, осуществляют полный или локальный нагрев в обычной атмосфере до температуры 0,9...0,94 температуры полиморфного превращения сплава и выдерживают в течение времени, составляющем 1 мин на мм максимальной толщины изделия. Это позволяет интенсифицировать процесс в

1,3-2,4 раза, а также упростить технологию при сохранении качества упрочненного слоя. 2 табл.

Способ позволяет упрочиять поверхности крупногабаритных деталей или их отдельных частей с применением локального нагрева, например, токами . высокой частоты (ТВЧ), газопламенного и др.

Предлагаемое техническое решение позволяет исключить иэ процесса дорогостоящую вакуумную нечь, значительно снизить материальные затраты, связанные с процессом диффузионного насыщения в вакууме, и сократить суммарное время процесса. Применение технической меди исключает необходимость специального изготовления аморфных пленок, что в значительной мере упрощает технологию процесса.

Кроме того, чистота технической меди (99,9-99,5Х Си) вводит ограничение на

1534094 содержание в ней вредных примесей: висмута (0,001-0,003 ) и свинца (0,005-0,05 ), вызывающих красноломкость, которая обусловливает затруднения технологического характера, Фольга иэ технической меди, имея кристаллическое строение, пластична.

Пример 1, Провоцят насыщение технической медью 3 (99,5 Cu) образ- 10 цов нз титанового сплава сечением

10 10 мм. Очищенные or окисных пленок и обезжиренные медная фольга (толщина 120 мкм) и образец плотно прижимают давлением 50 МПа. Образцы нагрева- 15 ют и выдерживают в электропечи с воздушной атмосферой при 940+10 С, Время выдержки прогретьгх образцов 0,5;

1; 1,5 и 3 мин на мм толщины образца, с последующим охлаждением на воз- 20 духе.

Результаты испытаний даны в табл,1.

Результаты исследований, приведенные в табл.1, показывают, что вре- 25 мя выдержки, взятое менее 10 мин, не позволяет обеспечить необходимую толщину диффузионного слоя. Кроме того,, экспериментами установлено, что время выдержки I мия на 1 мм толщины образца является минимальным, в течение которого обеспечиваются необходимые условия для термической обработки сплава.

Применение выдержки более 1О мин приводит к необоснованному росту временных н материальных затрат, при незначительном увеличении толщины диффузионного слоя, обусловливающие снижение эффективности диффузионного 40 процесса насыщения.

Пример 2, Проводят насыщение технической медью образца иэ титаноЙого сплава сечением 10>10 мм. Ис- 45 пользуют фольгу толщиной 0,19 мм. Механическим путем поверхности медной фольги и образца эачищают от окисной пленки. Затем медную фольгу накладывают на образец, которьпЪ закрепляют . в неподвижном контакте, подсоединенном к одной иэ клемм силового трансформатора, Другая клемма силового трансформатора подключена к подвижному контакту, которь|м осуществляется

35 плотное прижатие медной фольги к об разцу, обеспечивая давление в пределах 10-100 МПа. Нагрев в месте контакта медной фольги с поверхностью образца до 940+10 С производят пропусканием тока 3000 А, при этом подвижный и неподвижный контакты изготовляют из меди; они имеют каналы, по которым пропускают воду для отвода тепла, выделяющегося при прохождении тока в местах соприкосновения контактов с фольгой и образцом, Время выдержки, принятое равным 2 мин, определено опытным путем и является для данного случая оптимальным, Измерения твердости по глубине диффузионного слоя показывают, что насьпцение титановых сплавов медью по предлагаемому способу позволяет получать слои толщиной более 0,8 мм, что по сравнению с известным (0,3 мм) превышает глубину диффузионного слоя в два и более раза, Несмотря на то, что в предлагаемом способе насыщение поверхности проводят только медью, измерения твердости на поверхности упрочненного слоя показывают вполне сопоставимые значения твердости с твердостью, полученной в известном способе при комплексном насьпцении (табл.2).

Кроме того, с повышением скорости охлаждения происходит увеличение показателей механических свойств, Например, образцы, охлажденные в воде (HRC 40), показывают прирост твердости сердцевины яа 7 ед. по сравнению с твердостью образцов, охлажденных с печью (HRC 33). Предел прочности сердцевины возрастает на 450 МПа, при этом сохраняются сравнительно высокие показатели пластичности (П 107., 8=4 )â

Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет интенсифицировать процесс насыщения в 1,32,4 раза, а также упростить технологию при сохранении качества упрочненНОГО СЛОЯе

Ф о р м у л а и з о б р е т е н.и я

Способ упрочнения деталей из титановых сплавов, включающий наложение на поверхность детали металлической фольги, их нагрев, выдержку и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса насыщения и упрощения способа при сохранении качества упрочнеяяого слоя, в качестве фсльги яспользуют техническую медь толщиной 100-190 мкм, Время выдержки об разца сечением

10 10 мм, мин

15

Толщина диффузионного слоя, мкм 285-310 490-510 525-530 550-.560

Т а б л и ц а 2

Показатели по способу

Параметры способа извес г- предлагаемому ному при толщине фольги,.мкм

100 120 190

Толщина диффузионного слоя мкм

Твердость Н1 оок .

I на поверхности на глубине слоя

300 мкм

300

350 500 820

1170 1070 1070 )070

420 580 650

400

Составитель И. Дапгкова

Редактор Н. Гунько Техред Л.Сердюкова Корректор А. 0бручар

«3

Подписное

Тираж 782

Заказ 24

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

5 1534094 6 которую прижимают к поверхности де- полиморфного превращения сплава, а тали. давлением 10-100 МПа, нагрев выдержку — в течение времени, составосуществляют в воздущной атмосфере ляющем мин на 1 мм максимальной до температуры 0,9-0,94 температуры толщины изделия.

Таблица 1