Способ электролитно-плазменной цементации деталей из нержавеющей стали

Номер инновационного патента: 27171

Опубликовано: 15.07.2013

Авторы: Курбанбеков Шерзод Рустамбекович, Скаков Мажын Канапинович, Заманбекұлы Еркін

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке деталей из нержавеющих сталей, и может быть использовано для упрочнения поверхности деталей, работающих в условиях трения и износа.Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении прочности поверхностных слоев и износостойкости деталей из нержавеющей стали.Технический результат, от использования изобретения, заключается в улучшении эксплуатационных характеристик изделий из нержавеющих сталей за счет увеличения мартенситного слоя, обогащенного углеродом.Предложен способэлектролитно-плазменной цементации деталей из нержавеющей стали, включающий нагрев детали до температуры 950-990 Сипоследующую закалку, отличающийся тем, что нагрев детали осуществляют в электролите, содержащем 10 % Na2C03 и 10 % С3Н803, цементацию осуществляют в следующих режимах: сначала подают напряжение 320 В, силу тока 30-40 А, выдерживают при нем 12-14 сек при температуре 950-990°С, затем снижают напряжение до 180 В и силу тока до 15-25 А и выдерживают 5-10 минут, после чего осуществляют закалку в потоке охлажденного электролита.

Текст

Смотреть все

(51) 23 8/22 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ изобретением, заключается в повышении прочности поверхностных слоев и износостойкости деталей из нержавеющей стали. Технический результат, от использования изобретения,заключается в улучшении эксплуатационных характеристик изделий из нержавеющих сталей за счет увеличения мартенситного слоя, обогащенного углеродом. Предложен способ электролитно-плазменной цементации деталей из нержавеющей стали,включающий нагрев детали до температуры 950990 С и последующую закалку, отличающийся тем,что нагрев детали осуществляют в электролите,содержащем 10 2 О 3 и 10 С 3 Н 8 О 3,цементацию осуществляют в следующих режимах сначала подают напряжение 320 В, силу тока 3040 А, выдерживают при нем 12-14 сек при температуре 950-990 С, затем снижают напряжение до 180 В и силу тока до 15-25 А и выдерживают 5-10 минут, после чего осуществляют закалку в потоке охлажденного электролита.(72) Скаков Мажын Канапинович Курбанбеков Шерзод Рустамбекович Заманбеклы Еркн(73) Республиканское государственное казенное предприятие Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТНОПЛАЗМЕННОЙ ЦЕМЕНТАЦИИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ(57) Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке деталей из нержавеющих сталей, и может быть использовано для упрочнения поверхности деталей, работающих в условиях трения и износа. Задача, решаемая Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке деталей из нержавеющих сталей, и может быть использовано для упрочнения поверхности деталей, работающих в условиях трения и износа. Известны способы повышения прочности поверхностных слоев стали путем химикотермической обработки (ХТО) азотирование,цементация и др. В соответствии с известными способами на поверхности стали протекают диффузионные процессы, в ходе которых кристаллическая решетка металлических зерен в поверхностном слое насыщается атомами внедрения, создающими энергетический барьер для образования и скольжения дислокаций. Обработанные такими способами поверхностные слои характеризуются высокой прочностью и коррозионной устойчивостью(см. Химикотермическая обработка металлов и сплавов/Справочник. -М Металлургия, 1981. с.424). Недостатками указанных способов являются высокая энергоемкость и длительность обработки,низкие значения прочности поверхностных слоев. Известен также способ химико-термической обработки стальных изделий, преимущественно из хромоникелевых сталей. Изделие из хромоникелевой стали подвергают цементации в атмосфере эндогаза, природного газа и аммиака,подстуживают, повторно нагревают под закалку и закаливают, причем цементацию проводят в две стадии - стадии активного насыщения и стадии диффузионного выравнивания, содержание аммиака в насыщающей атмосфере 0,05-0,3, стадию активного насыщения проводят при углеродном потенциале 1,2,стадию диффузионного выравнивания - с углеродным потенциалом,соответствующим эвтектоидному составу обрабатываемой марки стали в течение 1/4-1/3 общего времени цементации, а после повторного нагрева под закалку осуществляют подстуживание до температуры (А 1-40 С)-(А 180 С). (см. Патент РФ 1831886 3 кл.С 23 С 8/32,1995). Недостатком указанного способа является высокая трудомкость и длительность обработки. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ газовой цементации деталей из высокохромистых нержавеющих сталей. Способ включает нагрев деталей в окислительной атмосфере до 950-990 С и выдержку в течение 20-25 мин с последующей газовой цементацией с использованием синтина при той же температуре. Интенсификация процесса и получение равномерного диффузионного слоя достигаются за счет исключения образования окисных пленок на поверхности, (см. Патент РФ 1302721, кл.С 23 С 8/22,1994). Недостатками прототипа являются низкие значения прочности модифицированных поверхностных слоев и износостойкости деталей. Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении прочности поверхностных слоев и износостойкости деталей из нержавеющей стали. Технический результат, от использования изобретения,заключается в улучшении эксплуатационных характеристик изделий из нержавеющих сталей за счет увеличения мартенситного слоя, обогащенного углеродом. Сущность изобретения заключается в следующем Предложен способ электролитноплазменной цементации деталей из нержавеющей стали, включающий нагрев детали до температуры 950-990 С и последующую закалку, отличающийся тем, что нагрев детали осуществляют в электролите,содержащем 10 2 О 3 и 10 С 3 Н 8 О 3,цементацию осуществляют в следующих режимах сначала подают напряжение 320 В, силу тока 30-40 А, выдерживают при нем 12-14 сек при температуре 950-990 С, затем снижают напряжение до 180 В и силу тока до 15-25 А и выдерживают 5-10 минут,после чего осуществляют закалку в потоке охлажденного электролита. На фигуре схематически изображн технический процесс электролитно-плазменной цементации деталей из нержавеющей стали, где упрочняемая деталь из нержавеющей стали (катод) 1, камера-анод из нержавеющей стали 2, поддон 3, насос 4,теплообменник 5,источник питания 6,персональный компьютер 7. Стрелками показаны направления движения электролита и воды в теплообменнике. Через дно камеры-анода 2 сделан ввод для подачи охлажденного электролита диаметром 15 мм. Далее электролит поступает в поддон 3, представляющий собой наружную камеру,окружающую анод 2, диаметром 200 мм и высотой 100 мм. Подача упрочняемой детали-катода 1 в камеру-анод из нержавеющей стали 2 осуществляется с помощью шестеренчатой передачи. Скорость подачи электролита (расход) составляет 3 л/мин. Скорость подачи охлаждающей проточной воды в теплообменник составляет 5 л/мин. Принятые параметры охлаждения электролита позволяли ограничить температуру его разогрева в пределах 30-40 С при нагреве образцов до температуры 950-990 С. Камера-анод 2 из нержавеющей стали представляет собой цилиндрический сосуд, диаметром 100 мм и высотой 120 мм, выполненный с возможностью перелива электролита через край в поддон 3. Неупрочняемую часть детали перед погружением в электролит можно изолировать, например обмазкой,состоящей из смеси огнеупорной глины, песка и асбеста, замешанных на жидком стекле. Изобретение осуществляется следующим образом упрочняемая деталь из нержавеющей стали-катода 1 подается в камеру-анод из нержавеющей стали 2. Электролит из водного раствора, содержащий 10 2 О 3 и 10 С 3 Н 8 О 3 из теплообменника 5 подается насосом 4 в рабочую камеру-анод 2. Из камеры-анода 2 использованный электролит обратно подается в теплообменник 5. Упрочняемую деталь из нержавеющей стали-катод 1 частично погружают в электролит на глубину 5-50 мм. Расстояние между камерой-анодом из нержавеющей стали 2 и упрочняемой деталью-катодом из 2 нержавеющей стали 1-30-50 мм. Упрочнение осуществляют в следующих режимах сначала подают напряжение 320 В, сила тока 30-40 А выдерживают при нем 12-14 сек при температуре 950-990 С, затем снижают напряжение до 180 В и силу тока до 15-25 А и выдерживают 5-10 минут. Нагрев упрочняемой детали до 950-990 С осуществляют плазменной дугой. Закалку осуществляют в потоке охлажденного электролита. Микротвердость исходного состояния детали из стали 12 Х 18 Н 10 Т в среднем составила 2050 МПа. Микротвердость на поверхности стали после плазменно-дугового упрочнения в среднем составила 6000-6500 МПа. Увеличение микротвердости относительно исходного состояния на глубину 1,93 мм свидетельствует об эффективности предлагаемого способа поверхностного упрочнения детали. Заявляемый способ цементации деталей из нержавеющих сталей позволяет равномерно распределить в тонком поверхностном слое все фазообразования,легированные углеродом,стабилизировать гетерофазный слой и за счет этого улучшить эксплуатационные характеристики изделий. В таблице показаны преимущества заявляемого способа по сравнению с прототипом. Таблица Способ обработки поверхности Прототип Предлагаемый способ Улучшаются процессы упрочнения, технические характеристики упрочняемого изделия из стали. Появляется возможность автоматизации процесса упрочнения и включения его в общий поток обработки деталей из нержавеющей стали. В данном случае процесс упрочнения управляется при помощи программы персонального компьютера. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ детали до температуры 950- 990 С и последующую закалку, отличающийся тем, что нагрев детали осуществляют в электролите, содержащем 10 203 и 10 С 3 Н 8 О 3, цементацию осуществляют в следующих режимах сначала подают напряжение 320 В, сила тока 30-40 А, выдерживают при нем 1214 сек при температуре 950-990 С, затем снижают напряжение до 180 В и силу тока до 15-25 А и выдерживают 5-10 минут, после чего осуществляют закалку в потоке охлажденного электролита. Способ электролитно-плазменной цементации деталей из нержавеющей стали, включающий нагрев

МПК / Метки

МПК: C23C 8/22

Метки: стали, нержавеющей, способ, деталей, электролитно-плазменной, цементации

Код ссылки

<a href="http://kzpatents.com/3-ip27171-sposob-elektrolitno-plazmennojj-cementacii-detalejj-iz-nerzhaveyushhejj-stali.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Способ электролитно-плазменной цементации деталей из нержавеющей стали</a>

Похожие патенты