Спосіб обробки сталевих виробів

1. Спосіб обробки сталевих виробів, який включає створення контакту виробу із вуглецевим матеріалом, нагрівання виробу, відпал та наступне охолодження, який відрізняється тим, що перед створенням контакту здійснюють обробку поверхні 38863 великої кількості евтектичних карбідів заліза (ледебуріта), підвищується ламкість зміцненого шару, знижується стійкість виробу в умовах зносу навіть при малих ударних навантаженнях. Ці вади обумовлюють низьку ударну в'язкість виробу. В основу винаходу поставлено задачу удосконалити спосіб обробки сталевих виробів: шляхом створення плівки з вуглецевого матеріалу на поверхні виробу та забезпечення між ними адгезійного зчеплення, а також проведення за визначеними режимами наступної обробки, підвищити ударну в'язкість виробу при збереженні високої твердості. Поставлена задача вирішується у способі обробки сталевих виробів, який включає створення контакту виробу із вуглецевим матеріалом, нагрівання виробу, відпал та наступне охолодження. Згідно з винаходом перед створенням контакту, здійснюють обробку поверхні виробу шляхом бомбардування її іонами інертного газу, контакт вуглецевого матеріалу із виробом створюють шляхом осаджування у вакуумі вуглецевого матеріалу на оброблену поверхню з утворенням плівки, нагрівання та відпал проводять при тиску не більш 10-3 Па, причому відпал проводять при температурі, нижчій за температуру евтектичного плавлення (Teп) та вищій за температуру альфа-гамма переходу (Ас3). Оптимальним середовищем для наступного охолодження є інертний газ при тиску 105 Па або масло. Обробка поверхні виробу шляхом бомбардування її іонами інертного газу дозволяє створити умови, які забезпечують при наступному осадженні вуглецевого матеріалу у вигляді плівки її повне адгезійне зчеплення із поверхнею виробу. У такому випадку, при наступному відпалі при температурі нижче Теп і вище температури Ас3, забезпечуються сприятливі умови для дифузії вуглецю крізь межу розподілу плівка - виріб. Нагрівання та відпал при тиску не більш 10-3 Па заважає окисненню вуглецевої плівки та поверхні виробу та забезпечує створення однорідного зміцненого шару, а подальше охолодження сприяє створенню у сталевому виробу структури, яка має високу твердість та малу ламкість, що обумовлює високу ударну в'язкість виробу. Вибір інертного газу при тиску 105 Па або масла як оптимальне середовище для охолодження виробу обумовлений необхідністю забезпечення критичної швидкості охолодження для отримання поверхні з високою твердістю. Проведення нагрівання та відпалу у вакуумі при тиску більш 10-3 Па веде до окиснення вугле цевої плівки та поверхні виробу, що у підсумку визначає низьку твердість сталевого виробу. Проведення відпалу при температурі вище Teп веде до створення у структурі шару великої кількості евтектичних карбідів заліза, що підвищує ламкість зміцненого шару та обумовлює низьку ударну в'язкість виробу. При проведенні відпалу при температурі нижче температури Ас3 процеси дифузії у альфа-фазу йдуть повільно, що веде до недостатньої глибини зміцненого шару та визначає низьку твердість. Приклад 1. Виріб із сталі марки 18ХГТ розміром 55х10х10 мм розташовують у вакуумній камері, оснащену джерелом високої напруги, відкачують її, напускають аргон до тиску 2·10-1 Па та здійснюють очищення поверхні виробу бомбардуванням іонами азоту при напрузі 950 В та температурі 450°С. Далі у цій камері у плазмі суміші газів метан-водень при тиску 5·10-3 Па та потенціалі 80 В, для отримання глибини зміцнення, яка дорівнює1,3 мм, на поверхню виробу наносять вуглецеву плівку товщиною 5 мкм. Температура виробу при цьому складає 400°С. Потім виріб нагрівають у вакуумі при тиску 10-3 Па до 950°С (0,75Теп) витримують при цій температурі протягом 5 годин, охолоджують до температури 870°С та здійснюють загартування у потоці газоподібного азоту при тиску 105 Па. Після охолодження виріб витягують з вакуумної камери. Ударна в'язкість такого виробу складає 8,6 Дж/м2. Приклад 2. На виріб із сталі, що описаний у прикладі 1 та очищений таким чином та при таких самих умовах, як і у прикладі 1, для отримання глибини зміцнення, яка дорівнює 1,8 мм, наносять вуглецеву плівку товщиною 8 мкм. Температура виробу при цьому складає 400°С. Потім виріб нагрівають у вакуумі при тиску 10-3 Па до 950°С витримують при цій температурі протягом 5 годин, охолоджують до температури 870°С та здійснюють загартування у потоці газоподібного азоту при тиску 105 Па. Після охолодження виріб витягують з вакуумної камери. Ударна в'язкість такого виробу складає 8,2 Дж/м2. Випробування на ударну в'язкість проводять на призматичних зразках розміром 55х10х10 мм без надрізу за допомогою маятникового копра моделі КМ-30. Результати іспитів наведені у таблиці. Таким чином, запропонований спосіб, порівняно зі способом, обраним як прототип, дозволяє підвищити ударну в'язкість сталевих виробів із збереженням твердості поверхні. 2 38863 Таблиця Тип способу обробки Спосіб за а.с. № 1650765 Товщина плівки Тиск при відпалі, Па 5 Температура відпалу, °С Запропонований спосіб 10 1280 5 10-3 950 8 Запропонований спосіб 10-3 950 5 10-2 950 5 10-4 1300 (Теп) 5 10-3 750 (Ас3) Структура, яка створюється Перліт, ледебурит, графіт, цеменіт Мартенсит + залишковий аустеніт Мартенсит + залишковий аустеніт Мартенсит + залишковий аустеніт Карбід заліза + мартенсит Мартенсит + ферит Ударна в'язкість, Дж/м2 Твердість поверхні, HRC 2,4 65 8,6 65 8,2 64 8,6 52 2,5 65 9,8 46 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3