Спосіб поверхневого зміцнювання металів на основі заліза

Изобретение относится к материаловедению, в частности в области химико-термической обработки металлов и сплавов, а именно, к диффузионному насыщению металлической поверхности в твердом состоянии металлической поверхности в твердом состоянии и может быть использовано в различных отраслях машиностроения. Известен способ поверхностного упрочнения изделий на основе железа, включающий сульфооксидирование при температуре 600 650°C в газовой среде и охлаждение в печи, причем сульфооксидирование проводят в течение 30 - 40мин. в продуктах диссоциации пара 3 - 5% - ного водного раствора тиосульфата [1]. Способ предусматривает нанесение поверхностного слоя после термообработки изделий на уже упрочненную матрицу. Недостаток этого способа заключается в том, что при нанесении поверхностного покрытия обязательно происходит разупрочнение матрицы, вызванное повышенной температурой процесса. Этот недостаток можно было бы устранить, снизив температуру при которой ведут процесс, но это влечет за собой снижение качества покрытия. Из этого вытекает техническая задача: получение без разупрочнения матрицы на поверхности металлов покрытия, обеспечивающего требуемые эксплуатационные свойства изделия. Задача решается за счет того, что в известном способе поверхностного упрочнения металлов, включающем нагрев в печи до температуры 600 - 650°C в парогазовой насыщающей среде и выдержку, согласно изобретению непосредственно после этой химико-термической обработки без охлаждения проводят термообработку, при нагреве до температуры выше критической, выбирая выдержку и скорость охлаждения достаточными для получения необходимого уровня свойств. Общими признаками предлагаемого способа поверхностного способа упрочнения деталей на основе железа и прототипа являются: загрузка деталей в печь, нагрев их в насыщающей среде (парогазовой смеси) до температуры 600 - 650°C. Новым по сравнению с прототипом является то, что непосредственно после нагрева до температуры 600 - 650°C в насыщающей среде (парогазовой смеси) и выдержки (ХТО), без охлаждения деталей температур у в печи повышают до технологической по ГОСТ при которой проводят термообработку (ТО) изделий из соответствующи х сплавов, выбирая выдержку и скорость охлаждения достаточными для получения заданного уровня свойств. Изобретение поясняется чертежом (фиг.). Технический результат заявляемого способа, в котором реализована новая схема ХТО - ТО, заключается в перераспределении химических элементов в поверхностном слое с образованием новых оксидов и в матрице, а также получения заданных эксплуатационных свойств без разупрочнения матрицы. Кроме того, сокращается технологический цикл обработки деталей. Получено композиционное покрытие. Предлагаемый способ поверхностного упрочнения металлов был опробован на детали пуансон штампа холодного выдавливания. Материал пуансона - сталь Х12. На первой стадии процесса упрочнения после окончательной механической обработки производилась в герметичном сосуде ХТО в среде перегретого до 600 ± 20°C пара 5% - ного водного раствора аммония молибденовокислого в течение 50мин при расходе его в количестве 200мл. Затем подача насыщающей среды прекращалась, а температура в рабочем пространстве печи повышалась до 950 ± 20°C - температура закалки этой марки стали. После 40мин. выдержки производилась закалка в масло и последующий отпуск при температуре 300 ± 20°C в течение 30мин. Твердость материала пуансона после такой ХТО и ТО составляла 52 - 56Н. Срок службы увеличился в 5 раз, по сравнению с обычной ТО-закалкой и отпуском. При анализе известных технических решений не выявлено признаков, сходных с признаками, отличающими заявленное решение от прототипа. Свойства изделий, полученные по предлагаемому способу при использовании новых признаков в совокупности с известными, отличаются от свойств изделий, полученных по известным решениям, и заявленные признаки являются существенными.