Способ химико-термической обработкистальных изделий

Способ химико-термической обработкистальных изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (1>834234

1ФГ (ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 260279 (21) 2727251/22-02 (51)М. Кл. с присоединением заявки ¹

С 23 С 9/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300581.Бюллетень HP 20 (53) УДК 621. 785. .51.539(088.8) Дата опубликования описания 300581

Ю.Д. Клебанов, Ю.A. Кулаков, Г.М. Рогачев

В. Н. Сумароков, Ф. К. Косырев и С.Ф. Морящ (72) Авторы изобретения

1 (1 (71) Заявитель (54) СПОСОБ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к технологии машиностроения, а именно, к химикотермической поверхностной обработке материалов с применением излучения лазера.

Известен Способ поверхностного легирования с применением лазерного излучения. Производят упрочнение поверхности стали 45 при воздействии квазистационарного излучения рубинового лазера при плотности потока

10 + 10 Вт/см н продолжительности воздействия 10 с. Микротвердость и, следовательно, поверхностная прочность изделий увеличивается в результате такой обработки в 2 + 2,5 рараза 111.

Известен также способ поверхностного легирования, причем легирующий сплав, содержащий С,. нп, Со, Сг, Nb, Ni, Mo, наносится на поверхность обработки в виде слоя микропорошка со связкой (2).

Существенным недостатком известного способа являются значительные потери легирующего порошка, поскольку из-за плохого термического контакта с основой происходит его перегрев сопровождающийся взрывным ист >

30 парением и разбрасыванием части порошка. Это также приводит к неоднородности физико-механических свойств после упрочнения на различных участках поверхности. Кроме того, недостатком является также необходимость применения в данном способе связки, удаляемой при лазерном нагреве путем испарения. Последнее увеличивает энергетические затраты способа и снижает эффективность лазерного нагрева, т.е. в итоге уменьшается глубина упрочненного слоя и степень упрочнения.

Цель изобретения — сокращение времени обработки и повышение прочностных характеристик обрабатываемых изделий, расширение технологических возможностей, главным образом, путем увеличения номенклатуры применяемых легирующих веществ.

Поставленная цель достигается тем, что легирующее вещество наносят в виде покрытия испарением и конденсацией в вакууме.

Вакуумные конденсационные покрытия обладают исключительно высокой адгезией к основе, причем зона поверхностного контакта характеризуется полным отсутствием пор, окисных пленок и иных включений, наличие

834234 которых увеличивает граничное тепловое сопротивление. Поэтому в таких системах на границе не наблюдается заметный температурный градиент, что способствует равномерному прогреву лучом лазера как покрытия, так и прилегающей к нему основы. Испарение и конденсация в вакууме дает возможность получения вакуумных покрытий практически из любых металлов,. сплавов и соединений с весьма высо. кой производительностью, достигающей нескольких сотен граммов испаряе. мого вещества в минуту. Коэффициент отражения излучения поверхностновакуумных покрытий может быть сделан весьма малым (за счет формирования покрытия при наклонном падении конденсирующего парового потока), что позволяет осуществлять лазерный нагрев с эффективностью 90-95%.

Пример. На поверхность желе- 2Q за типа АР"1КО наносят покрытие из .хрома испарением и конденсацией в вакууме 10-4 мм рт.ст. Толщина покрытия 55 мкм, температура стальной основы при конденс ации 450 С.

Параметры,обработк и материалов

I, Толщи- Темпена по- ратура крытия, подлож-..

MKM !ки ОС

Мощность

Давление, мм рт.ст.

Мате- НаноГ риал симый под- мателожки! риал лазера, кВт.

600 1,6 10 4 0,9

540

174

Ст. 3

820

4ОХ Cr

40Х Nn

500 1,6 ° 10 4 0,9

225

5 0 1,4 10 0,9

740

225

2,5

350 1,4 10 4 0,8

860

250

2,5

ШХ 15 Мп

5 10 0,8

7.10 4,5

7 10 . 4,0

740

250

1,5

500

ШХ 15

300

138

200

600

250

10

350 ваемых изделий, нанесение насыщаю5О щего вещества осуществляют испарением и конденсацией в вакууме.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рыкалин H.Н. и др. Лазерная

55 обработка материалов. М., "Машиностроение", 1975, с. 91.

2. "Физика и химия обработки материалов", 1972, М 6, с. 22-26.

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 4014/52 Тираж 1048 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород„ ул. Проектная,4

Способ химико-термической обработки стальных изделий, включающий нанесение на обрабатываемую поверхность насыщающего вещества и последующий нагрев лазером, о т л и ч е;ю,шийся тем, что, с целью сокра» щения времени обработки и повышения прочностных характеристик обрабатыСталь с хромовым покрытием и без него обрабатывают на воздухе лучом непрерывного лазера мощностью W

4,5-4,7 кВт при скорости движения луча 25+170 м/ч. Диаметр луча (на образце) 100 мкм. B результате лазерной обработки образуется упрочненная зона глубиной до 1,5 мм, причем поверхностная микротвердость составляет Н = 580 кг/мм 2 при интегральном содержании хрома в зоне 5 вес.Ъ, Hp = 360 кг/мм — при 24 вес.Ъ, без

2 покрытия Н = 280 кг/мм . За грани2 цей упрочненной зоны H> = 140150 кг/мм

Технологические операции (нанесение покрытия из модифицирующего вещества испарением и конденсацией в вакууме и последующая лазерная обработка) могут быть выполнены как в одном технологическом, устройстве (общей камере), так и на различных установках.

Сведения о нанесении других видов покрытий и режимы обработки представлены в таблице.

Скорость, Твердость Твердость движения до обра- после облуча, ботки работки мм/с