Спосіб зміцнення металевих виробів

ДЛЯ СЛУЖЕБНОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ ЭКЗ N» СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТЖЕСНИХ РЕСПУБЛИН (19) SU.,,,1580861 v 7 А1 ( 5 0 5 С 23 С 14/32 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ1^ £ £ ^ 3 С- А Й Я 73 Е * ПРИ ГННТ СССР Р&3£>5 ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4378901/24-21 1 (22) 1 2 . 0 2 о 8 8 ( 7 J ) Донецкий политехнический институт (72) В.С.Шкляр и М.Б.Солодкий (53) 6 2 1 . 7 9 3 . 0 1 4 (088о8 ) (56) Авторское свидетельство СССР № 1221937, к л . С 23 С 14/32, 1985. Авторское свидетельство СССР № 819217, кл. С 23 С 14/00, 1978. (54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение может быть и с п о л ь зовано при упрочнении волочильного и режущего и н с т р у м е н т а . Цель и з о б р е тения - повышение с р о к а службы и э д е Изобретение о т н о с и т с я к ионноплазменному упрочнению волочильного и режущего инструмента методом осаждения на рабочей поверхности и н с т р у мента упрочняющего с л о я , обладающего более высокими по и з н о с о с т о й к о с т и •свойствами, и может и с п о л ь з о в а т ь с я в металлургии и машиностроении. Цель и з о б р е т е н и я - повышение с р о ка службы изделия путем достижения высокой к а ч е с т в е н н о й а д г е з и и упрочнянхцего с л о я о Для э т о г о материал для упрочнения подбирают таким образом» чтобы радиус е г о иона и потенциал ионизации способс т в о в а л и более глубокому внедрению упрочняющего материала в п о в е р х н о с т ный слой упрочняемого и з д е л и я . Для э т о г о радиус иона осаждаемого м е т а л 27-90 лия путем достижения высокой качест- . венной адгезии упрочняющего слоя. Для этого материал для упрочнения подбирают таким образом, чтобы радиус его иона и потенциал ионизации способствовали более глубокому внедрению упрочняющего материала в поверхностный слой упрочняющего иэделияоДля этого радиус иона осаждаемого металла должен быть меньше постоянной решетки материала изделия. Потенциал иони-, зации должен способствовать тому, . чтобы на внедрение иона расходовалась меньшая энергия, т о е, по модулю потенциал ионизации должен быть малым, I табл. л а должен быть меньше постоянной р е гаетки материала и з д е л и я , .Потенциал ионизации должен с п о с о б с т в о в а т ь тому, чтобы на внедрение иона р а с х о д а в а л а с ь меньшая э н е р г и я , т . е . по модулю потенциал должен быть малым. П р и м е р 1, Для упрочнения з е н керов по известному способу и з г" Ст.РбМ5 очищенные в у л ь т р а з в у к о в о й ванне и в сушильному шкафу образцы загружают в камеру у с т а н о в к и Бул а т - З Т , В камере создают вакуум 10 мм р т , с т , , а з а т е м , з а п у с т и в J чистый а з о т до д а в л е н и я 10~ MM р т . с т . , наносят упрочняющий слой нитрида титана испарением в атмосфере а з о т а т и т а нового э л е к т р о д а в течение ' 0 мин. Толщина упрочняющего слоя порядка 2-3 мкм. Упрочненными зенкерами о б ел 00 оо 1580861 работано 30 шт. изделий в среднем, что при норме 200 шт. дает увеличение стойкости в 1,5 р а з а . Причиной выхода из строя было отслоение слоя и J износ режущей кромки. П р и м е р 2. Для упрочнения з е н керов из стали Р6М5 очищенные по известной технологии зенкера погружа• ют в камеру установки ионно-плаэменно jQ го упрочнения при давлении ь 10" мм р т . с т . и испарением циркониевого электрода осаждают слой циркония, а затем, запустив в камеру установки азот до давления М ^ м м р т , с т „ , и с >5 паряя цирконий, осаждают на рабочей поверхности зенкера нитрид циркония с простой кубической структурой. В дальнейшем, испаряя титан в атмосфере азота (давление которого не 'превышает 10" мм р т о с т , ) » наносят многослойные покрытия, состоящие Радиус иона железа 0,83 -10"' м 20 Радиус иона циркония 0,77 '10" | ( ) м П р и м е р 3, Для упрочнения в о лок из сплавов ВК-6, ВК-8 образцы инструмента очищают описанным методом, а затем загружают в камеру уста- 1 25 новкн для ионно-плазменного" упрочнения и откачивают камеру до давления 10~( мм р т і с т . Испарением ванадиевого электрода осаждают на поверхности волоки чистый ванадий, а после этого 30 наносят слой карбида ванадия, что достигается испарением ванадия в атмосфере пропана, напуск которого в камеру производится до давления 10 мм р т . с т . 35 Радиус иона вольфрама 0,68-10" м Радиус иона ванадия 0,4 -10 м Потенциал ионизации вольфрама 7,94 В, а ванадия 6,74 Б. П р и м е р 4 , Для упрочнения плас- 40 тин из сплава ТК очищенный инструмент по ранее описанному методу загружают в камеру установки для ионно-плаэменного упрочнения, а затем, откачав ' камеру установки до давления Д5 мм р т . с т . , наносят слой хрома. из чередующихся слоев нитрида т и т а на и нитрида хрома. Радиус хрома минимален среди всех материалов, используемых для и з г о т о в ления инструментами среди элементов 4-6 групп - 0,35* 10-'° м. Минимален и его потенциал ионизации - 6,74 .В, Результаты'испытаний инструмента, г упрочненного по известному и предлагаемому способам, приведены в таблице. Увеличение срока службы инструмента объясняется достижением т о г о , что упрочняющий слой за счет лучшей адгезии дольше несет на себе основную нагрузку по истиранию. Следует отметить, что инструмент, упрочненный по предлагаемому способу, эксплуатировался до полного износа упрочняющего слоя. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Способ упрочнения металлических изделий, включающий разогрев изделия в вакууме и ионно-плазменно'е нанесение одного или нескольких слоев из металлов 4-6 групп Периодической сие темы элементов или на основе их нитридов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения срока службы изделий, ппред нанесением одного или нескольких слоев металлов 4-6 групп • Периодической системы элементов или их нитридов, наносят слой металла, радиус иона которого меньше по модулю постоянной репетки материала основы упрочняемого изделия, а потенциал ионизации не более потенциала кристаллической решетки материала основы изделия. 153086] 6 Стойкость инструмента, упрочненного по известному и предлагаемому способам ІШ 1 2 3 5 6 7 Наименование инструмента, материал Радиус иона, Зенкер Р6М5 Зенкер Р6М5 Зенкер Р6М5 Волока ВК-6 Волока ВК-6 Волока ВК-6 Пластина ТК 0,83 0,83 0,83 0,68 0,68 0,68 0,66 Редактор МеКузнецова 10- ( о м Потенци- Единиал иони- ца изз а ц и и ^ мерения стойкости 7,05 7,05 7,05 7,94 7,94 7,94 7,92 Стойкость по иэвестног му способу шт. шт. шт. кг • кг кг тт Составитель В.Милославская Техред М.Ходанич СтойУвеличекость ние стойпо пред- кости,раз лагаемо-. му способу 300 250 250 4,200 2,600 5,300 400 500 400 400 9100 5100 9600 700 1.7 1,6 1,6 2,1 W9 1,8 1,75 Корректор Т.Палий Заказ 2347/ДСП Тираж 503 Подписное ВНИИЛИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, :іоскпа, Ж-35, Раушская паб., д . 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101