Спосіб зміцнення сталей

Реферат: Спосіб зміцнення сталей включає електроконтактне наплавлення на сталь зносостійких матеріалів. Як наплавлений матеріал використовують пластини сталей, що містять вуглець, у тому числі легованих. Після цього здійснюють поверхневу термообробку наплавленого шару. UA 111165 U (54) СПОСІБ ЗМІЦНЕННЯ СТАЛЕЙ UA 111165 U UA 111165 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до металургійного виробництва, а саме до отримання сталей з підвищеною зносостійкістю, зокрема з використанням наплавлення та термообробки. Відомий спосіб зміцнення вуглецевих сталей для підвищення їх зносостійкості за рахунок лазерного наплавлення (Григорьянц А.Г. Формирование наплавленных слоев с использованием лазерного импульсно-периодического излучения / А.Г.Григорьянц, А.И.Мисюров, Чжан Циын // Сварочное производство.- 2007.- № 8.- С. 18-21). Проте цей спосіб вимагає дорогого устаткування, яке відсутнє на більшості підприємств малого та середнього бізнесу. Відомий спосіб зміцнення вуглецевих сталей для підвищення їх зносостійкості електродуговим наплавленням (Фрумин И.И. Автоматическая электродуговая наплавка / И.И. Фрумин. - Харьков: ГНТИ металлургии, 1961. - 421 с.). Цей спосіб широко використовується на виробництві. Проте він вимагає застосування спеціально виготовлених електродних матеріалів, що найчастіше містять в підвищених кількостях дорогі легувальні елементи (Ni, Mo, W, V, Nb та ін.). Проте такі матеріали мають високу вартість. Відомий спосіб зміцнення вуглецевих сталей, в якому для підвищення зносостійкості здійснюють електроконтактним наплавленням (прийнятий за найближчий аналог) порошковими дротами або стрічками (Клименко Ю.В. Электроконтактная наплавка / Ю.В. Клименко. - М.: Металлургия, 1978. - 128 с.) Як і попередній вказаний спосіб вимагає використання спеціально виготовлених дорогих наплавлювальних матеріалів. У основу корисної моделі поставлена задача розробити спосіб зміцнення сталей, в якому застосування нових матеріалів при електроконтактному наплавленні та їх термообробка забезпечить істотне підвищення зносостійкості при зниженні витрат. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб зміцнення сталей включає електроконтактне наплавлення на сталь зносостійких матеріалів, згідно з корисною моделлю, як матеріал, що наплавляється, використовують пластини завтовшки до 5 мм із сталей, що містять  0,5 % вуглецю, у тому числі легованих, а також відходи з них, потім здійснюють поверхневу термообробку наплавленого шару. Згідно з корисною моделлю, при електроконтактному наплавленні на сталь, що містить  0,4 % вуглецю між основним металом, який наплавляється, поміщають прокладку завтовшки 0,3-0,5 мм з низьковуглецевих сталей. Згідно з корисною моделлю, наплавлені пластини залежно від хімічного складу піддають гартуванню з температур 850-1150 °C та відпуску при 180-200 °C. Згідно з корисною моделлю, електроконтактне наплавлення пластин здійснюють у вигляді ліній, сітки, в шаховому порядку, створюючи зміцнені та незміцнені ділянки. Запропонований спосіб призначений для зміцнення виробів із сталей що не піддаються термообробці та, відповідно, мають низьку зносостійкість. Особливістю способу є можливість створювати регулярну неоднорідну структуру, що поєднує ділянки високої твердості та зносостійкості з незміцненими ділянками. Після електроконтактного наплавлення робиться поверхнева термообробка тільки наплавленого металу. Це скорочує енерговитрати на її проведення. В результаті при експлуатації може бути використаний ефект самофутеровки виробів при транспортуванні сипких матеріалів. Якщо основою є маловуглецева сталь, то метал, що наплавляється, за допомогою електроконтактного наплавлення безпосередньо приварюється до основного металу. У разі середнього або підвищеного вмісту вуглецю в основному металі, перед електроконтактним наплавленням між основним металом, що наплавляється, встановлюється прокладка з низьковуглецевої сталі (08КП, 09Г2С, 10Г2ФБ та ін.) завтовшки 0,3-0,5 мм. Це забезпечує добре з'єднання металу, який наплавляється, з основним. Наплавлені пластини великих розмірів залежно від хімічного складу піддають поверхневому гартуванню з температур від 800 до 1150 °C. Нижча, ніж 800 °C, температура нагріву недостатня для розчинення карбідів в аустеніті та отримання мартенситу, що містить вуглець, підвищеної твердості й зносостійкості. Більш висока температура, ніж 1150 °C, призводить до розчинення великої кількості карбідів, росту зерна, що може понизити зносостійкість. При розмірі наплавлених пластин, який порівняний з перетином електродів, гартування здійснюють відключенням струму після електроконтактного наплавлення при досягненні на поверхні необхідної температури. Для зняття внутрішньої напруги після гартування проводять відпуск при 180-200 °C. Електроконтактне наплавлення пластин здійснюють у вигляді ліній, сітки, в шаховому порядку, створюючи ділянки підвищеної твердості, між якими існують проміжки різного розміру. 1 UA 111165 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Це утворює порожнини, які у разі футерувальних плит можуть заповнюватися сипким матеріалом, який транспортується, що реалізує принцип самофутеровки та істотно збільшує зносостійкість виробів. Випробування запропонованого способу зміцнення сталей в умовах абразивної дії проведені на кафедрі "Матеріалознавство" ДВНЗ "ПДТУ". Використовувалася методика оцінки абразивної зносостійкості Бринелля-Хауорта. За абразив використовувався кварцовий пісок розміром часток 0,3-0,5 мм. Відносна абразивна зносостійкість (ε) визначалася по формулі: ε = (ΔРет / SeT) / (ΔРобр / Soбp), де ΔРет / SeT - відношення втрати маси еталону до площі зносу; ΔРобр / Soбp - відношення втрати маси зразка до площі. Як еталон використовувалася сталь 45 після гартування з 850 °C та низького відпуску при 200 °C 1 год. Визначення втрати маси проводилися зважуванням зразків до та після зношування. Приклад 1 На сталь 25 наплавляли електроконтактним способом пластину із сталі 60С2 товщиною 3 мм. Проводили гартування наплавленого металу з температур 850 °C та відпускали при 200 °C. Абразивна зносостійкість зросла у 1,6 рази. Аналогічне гартування здійснювали за рахунок нагріву поверхні пластини із сталі 60С2 при електроконтактному наплавленні та подальшого охолодження за рахунок тепловідводу в метал, що наплавлявся, і водоохолоджувані мідні електроди. Абразивна зносостійкість зросла в 1,5 рази. Приклад 2 На сталь 45 здійснювали електроконтактне наплавлення пластин завтовшки 3 мм з попередньою установкою між сталями 45 та 70Х прокладки 0,3 мм зі сталі 08КП. Проводили гартування наплавленого металу з температури 900 °C та відпуском при 200 °C. Абразивна зносостійкість зросла в 1,8 рази. Самогартування пластини із сталі 70 X за рахунок її нагріву в процесі самого наплавлення і подальшого охолодження при відключенні струму зросла в 1,7 рази. Приклад 3 На сталь 09Г2С була наплавлена пластина завтовшки 5 мм із сталі 90 × 18. Гартування з нагрівом до 1150 °C підвищила абразивну зносостійкість в 4 рази. Самогартування пластини з 90 × 18 після електроконтактного наплавлення забезпечило підвищення абразивної зносостійкості в 3,6 рази. Приведені дані показують ефективність запропонованого способу підвищення абразивної зносостійкості в 1,6-4 рази. Приклад 4 На Ст 3 електроконтактним способом з використанням прокладки завтовшки 0,3 мм приварювали пластини із сталі 70Х товщиною 5 мм, шириною 20 мм і завдовжки 150 мм у вигляді ліній, сітки або в шаховому порядку для реалізації ефекту самофутеровки при транспортуванні сипких матеріалів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 1. Спосіб зміцнення сталей, що включає електроконтактне наплавлення на сталь зносостійких матеріалів, який відрізняється тим, що як наплавлений матеріал використовують пластини завтовшки до 5 мм із сталей, що містять  0,5 % вуглецю, у тому числі легованих, потім здійснюють поверхневу термообробку наплавленого шару. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при електроконтактному наплавленні сплавів на сталь, що містить  0,4 % вуглецю між основним металом, що наплавляється, поміщають прокладку завтовшки 0,3-0,5 мм з низьковуглецевих сталей. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що наплавлені пластини залежно від хімічного складу гартують з температур 850-1150 °С та відпускають при 180-200 °С. 4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що електроконтактне наплавлення пластин здійснюють у вигляді ліній, сітки, в шаховому порядку, з утворенням зміцнених та незміцнених ділянок. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2