Спосіб поверхневого зміцнення

УКРАЇНА ««UA«,,_11118_ai> Сі (5D5 С 21 D 1/09 ОПИС ДО ПАТЕНТУ ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД (54) СПОСІБ ПОВЕРХНЕВОГО ЗМІЦНЕННЯ 1 (20)94321682,23.03.93 (21)4847289/SU (22) 09.07.90 (24)25.12.96 (46)25.12.96. Бюл. Ns 4 (56) Коваленко B.C. Лазерная технология. Киев, Высшая школа, 1989, с. 280. (72) Самотугін Сергій Савелович, Лещинський Леонід Кимович, Пірч Ігор Іванович, Гордон Анатолій Михайлович, Федоров Едуард Левонович, Звягін Олександр Іванович, Бойко Сергій Борисович, Сичьов Михайло Іванович, Тарариков Олексій Миколаєвич (73) Маріупольський металургійний Інститут (UA) Изобретение относится к машиностроительной промышленности и может применяться для повышения стойкости деталей оборудования и инструмента из конструкционных сталей. Известен способ упрочнения, включающий обработку поверхности ВКИН с поперечными колебаниями (сканированием) источника нагрева. Данный способ позволяет повысить производительность обработки (n=V*A, где А - амплитуда колебаний) по сравнению с предыдущим способом за счет увеличения амплитуды, которая может быть в несколько раз большей І3тв. Однако недостатком данного способа также является снижение износостойкости за счет образования зон отпуска с пониженной твердостью [1]. Задачей изобретения является повышение износостойкости за счет обеспечения равномерной твердости на поверхности. Поставленная задача решается тем, что в способе поверхностного упрочнения, включающем нагрев высококонцентрированным источником нагрева со сканированием луча в поперечном направлении, согласно изобретению, при изменении направления движения источника нагрева на шаг, равный ширине зоны термического воздействия, осуществляют дополнительное сканирование луча в продольном направлении. Образование отпущенных участков с пониженной твердостью при наложении ЗТВ в случае обработки по известному способу объясняется влиянием повторного нагрева. В той части ранее полученной ЗТВ, где температура повторного нагрева превышала критическую, происходит полная фа~ зовая перекристаллизация и повторная закалка с образованием новой ЗТВ с высокой твердостью. В той же части ранее полученной ЗТВ, где температура повторного нагрева была ниже критической, происходит отпуск ранее закаленного металла с образованием отпущенной зоны с пониженной (до 50%) (57) Способ поверхностного упрочнения, включающий нагрев высококонцентрированным источником нагрева со сканированием луча в поперечном направлении, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что при изменении направления движения источника нагрева на шаг, равный ширине зоны термического воздействия, осуществляют дополнительное сканирование луча в продольном направлении. 00 О 11118 твердостью. Наличие таких зон на упрочненной поверхности приводит к снижению износостойкости. При упрочнении по заявленному способу образование зон отпуска устраняется продольным перемещением 5 источника нагрева при изменении направления движения (сканирования). Выбор указанной величины продольного перемещения обусловлен следующим. Повышение величины шага перемещения больше шири- 10 ны ЗТВ вызовет получение незакаленных участков между соседними ЗТВ с исходной низкой твердостью, что также является причиной снижения износостойкости. Снижение величины шага меньше ширины ЗТВ 15 вызовет получение отпущенных зон при наложении соседних ЗТВ. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показано упрочнение с поперечными колебаниями по известному 20 способу (1 - траектория движения ВКИН, 2 зона термического воздействия шириной із™, 3 - зона отпуска шириной Ізо). а на фиг. 2 показано упрочнение по заявляемому способу (1 - траектория движения ВКИН, 2 - 25 зона термического воздействия шириной Ізтв, В - шаг продольного перемещения). Пример конкретного выполнения. Цилиндрические образцы диаметром 35 мм и длиной 200 мм из стали 50Х15М1Ф подвер- 30 гали поверхностному упрочнению ВКИН плазменной струей по известному способу с перекрытием ЗТВ на 30% (режим обработки: Ток Ы80 А$ напряжение U=80 В, скорость перемещения V=5 мм/с, К-шНОмм; l3o-2 мм), 35 по способу-прототипу - с поперечными колебаниями (режим обработки: 1=180 A, U = =80 В, V=5 мм/с, амплитуда А=32 мм, частота колебаний f=8 Гц, 1зтв=10 мм; 1зо=1.5 мм) и заявляемому способу - с поперечными колебаниями: 1=180 А, и^вО В, V=5 мм/с А=32 мм. f=8 Гц; ЬНзтв=10 мм; Ь=8 мм Ізтв. Из упрочненных образцов вырезались кольцевые образцы с наружным диаметром 25 мм, внутренним диаметром 16 мм и толщиной 10 мм для определения износостойкости по методу трения "металл по металлу" на машине МИ-Ш. Контртела в виде колодок изготавливались из термоупрочненной стали Р6М5. В качестве эталонов испытывались образцы аналогичных размеров из той же стали в объемно-закаленном состоянии (закалка при 1080°С в печи с охлаждением в масле). Износостойкость оценивалась по коэффициенту износостойкости. Д Р э где А Рэ, А Ру - потеря веса при 4-х часовом испытании соответственно образцов-эталонов и образцов, упрочненных по указанным способам. Твердость ЗТВ измерялась на приборе Роквелла. Результаты испытаний приведены в таблице. Из данных таблицы видно, что упрочнение по заявляемому способу по сравнению со способом-прототипом обеспечивает повышение износостойкости в 1,3 раза при равномерной твердости на поверхности без зон отпуска. При величине шага продольного перемещения большем или меньшем ширины ЗТВ Ізтв^Ю мм, износостойкость снижается до уровня, достигнутого при способе-прототипе. Способ упрочнения Объемная закалка (эталон) С перекрытиями ЗТВ С поперечными колебаниями С поперечными колебаниями и продольными перемещениями на шаг: b = 8 мм b - 10 мм Ь- 12 мм Ю 1.0 1,08 1,12 ' HRC* 50/55/38 55/38 1.14 1,47 1,12 55/38 55/55/50 П р и м е ч а н и е : в числителе - твердость в ЗТВ, в знаменателе - твердость в отпущенной зоне. 11118 Фиг. I Фиг. Упорядник Замовлення 4048 Техред М.Моргентал Коректор А. Обручар Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101