Спосіб хіміко-термічної обробки титанових сплавів

Спосіб хіміко-термічної обробки титанових сплавів для підвищення зносотривкості, який полягає у насиченні зі статичної атмосфери азоту, який відрізняється тим, що охолодження від температури насичення до 500 °С проводять у кисневмісному середовищі при парціальному тиску кисню 0,1...1 мПа для отримання покриття оксинітриду складу, наближеного до еквіатомного. (19) (21) u201000396 (22) 18.01.2010 (24) 25.06.2010 (46) 25.06.2010, Бюл.№ 12, 2010 р. (72) ФЕДІРКО ВІКТОР МИКОЛАЙОВИЧ, ПОГРЕЛЮК ІРИНА МИКОЛАЇВНА, ТКАЧУК ОЛЕГ ВОЛОДИМИРОВИЧ, САМБОРСЬКИЙ ОЛЕКСАНДР ВОЛОДИМИРОВИЧ (73) ФІЗИКО-МЕХАНІЧНИЙ ІНСТИТУТ ІМ. 3 50970 ки поза вказаним інтервалом парціального тиску кисню є неефективним з огляду на формування за парціального тиску кисню нижче 0,1мПа оксинітридної фази з переважаючим вмістом азотної компоненти у складі оксинітриду (TiN0,63O0,37 ) а вище 4 Обробку здійснюють за пропонованим способом у статичній атмосфері азоту технічної чистоти (ГОСТ 9293-74). Перед подачею в реакційний простір печі азот вивільняють від кисню та вологи, пропускаючи через капсулу з силікагелем і нагріту на 50°С вище температури насичення титанову стружку. Через кожні 3-4 відпали для відновлення ефективності системи очистки азоту силікагель відпалюють при 180°С протягом 3-4 год, а титанову стружку замінюють на нову. У результаті обробки за пропонованим способом утворюється покриття, що складається з поверхневої плівки оксинітриду титану складу наближеного до еквіатомного (TiN0,41O0,59 ) товщиною до 10мкм та насиченого шару (твердого розчину азоту в -титані) (~ 60...100мкм). Як видно з таблиці, обробка за пропонованим способом забезпечує вищу якість поверхні і в 1,6 раза вищу поверхневу мікротвердість. Згідно результатів трибологічних випробувань в парі зі сталлю У8 при контактному навантаженні 4МПа та швидкості 0,6м/с на базі 5км в гідрорідині АМГ-10, утворення оксинітридного покриття забезпечує підвищення зносотривкості титанових сплавів. У порівнянні з відомим способом, втрата маси при терті зменшується у 3 рази, а коефіцієнт тертя знижується. 1мПа - кисневої (TiN0,28O0,27 ) ; що сприяє зменшенню твердості та опору зносу. Активність кисню по відношенню до нітриду титану проявляється при 500... 1400°С, тому нижче 500°С охолодження азотованих титанових сплавів в кисневмісному середовищі є недоцільним. Подальше охолодження азотованих виробів має зміст проводити у вакуумі не нижче 0,1Па з метою уникнення непередбачуваного забруднення поверхні. Згідно з корисною моделлю охолодження у кисневмісному середовищі забезпечує участь кисню в процесах модифікування нітриду титану з утворенням потрійної сполуки на поверхні - оксинітридної фази складу близького до еквіатомного, опір зносу якої перевищує ці характеристики для нітриду титану. При цьому істотно підвищується поверхнева твердість та зберігаються високою якість поверхні, механічні характеристики (пластичність), що є додатковими позитивними чинниками у забезпеченні високого рівня фізико-механічних характеристик поверхні та технологічності процесу. Приклад. Обробку проводять на зразках промислового титанового сплаву ВТ14 ( + -сплав). Таблиця Спосіб обробки відомий пропонований Шорсткість (Ra), мкм Твердість поверхні, ГПа Втрата маси при терті, г Коефіцієнт тертя 0,74 0,71 10,7 16,9 0,079 0,027 0,16 0,12 Таким чином, пропонований спосіб забезпечує тривалішу довговічність титанових сплавів в умовах дії контактних навантажень. Крім цього, про Комп’ютерна верстка А. Крулевський Тимчасовий опір руйнуван- Пластичність ( ) ,% ню ( ) , МПа 950 946 18,4 19,6 понована обробка забезпечує кращий комплекс механічних характеристик, зокрема вищу пластичність. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601