Спосіб обробки сталі

Спосіб обробки сталі, що включає нанесення обмазки на поверхню та лазерне легування, який відрізняється тим, що обмазку, яка містить 40-50 % Nb; 8-15 % В; 10-20 % Ni на основі графіту, наносять на поверхню шаром товщиною 10-20 мкм, а лазерне легування проводять при швидкості сканування променя за поверхнею зразка 1690 мм/хв. (19) (21) u201101953 (22) 18.02.2011 (24) 25.08.2011 (46) 25.08.2011, Бюл.№ 16, 2011 р. (72) ДУРЯГІНА ЗОЯ АНТОНІВНА, ЩЕРБОВСЬКИХ НАТАЛЯ ВАЛЕНТИНІВНА (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА" 3 62427 12Х17Т з лазерно легованими поверхневими шарами. Для того, щоб підвищити мікромеханічні властивості сталі ферито-артенситного обмазку, яка містить 40-50% Nb; 8-15% В; 10-20% Ni на основі графіту наносять на поверхню наносять шаром товщиною 10-20мкм, а лазерне легування проводять лазером при швидкості сканування променя за поверхнею зразка 1690мм/хв, що забезпечує утворення поверхневого шару субмікродисперсної структури гетерогенної будови, що складається з Fe  (С, Cr, Ni, N) твердого розчину та вторинних фаз: NbC0,5, B4C, BN, Fe4N, TiB2, FeB2, Cr2N з оптимальним поєднанням мікротвердості, границі міцності та зносотривкості. Розрахунковим та експериментальним шляхами встановлено, що склад обмазки для забезпечення високих мікромеханічних властивостей (зносотривкості, мікротвердості, границі міцності) сталі ферито-мартенситного класу вибраний такого складу 40-50% Nb; 8-15% В; 10-20% Ni на основі 4 графіту. Приготовану обмазку пропонованого складу наносять на поверхню шаром товщиною 10-20мкм. Легування проводять лазером потужністю 6,5кВт при швидкості сканування променя за поверхнею зразка 1690мм/хв. Такий технологічний режим забезпечує утворення поверхневого шару субмікродисперсної структури гетерогенної будови товщиною 112-120мкм, що складається з високолегованого з Fe (C, Cr, Ni, N) твердого розчину та вторинних фаз: NbC0,5, B4C, BN, Fe4N, TiB2, FeB2, Cr2N. Інтегральна мікротвердість при цьому становить 4,04 ГПа, а границя міцності 0,95 ГПа. Наприклад, на поверхню зразка із сталі 12Х17Т пензликом наносять шаром товщиною 1015мкм попередньо приготовану обмазку пропонованого складу та проводять лазерне легування при 100% продувці азотом на лазері неперервної дії фірми «TRUMPF» потужністю 6,5кВт при довжині хвилі випромінювання 10,6мкм та швидкості сканування променя за поверхнею зразка 1690мм/хв. Таблиця 1 Результати вимірювання зносотривкості поверхневих шарів сталі 12Х17Т після лазерного легування (при навантаженні 0,52МПа) Час, год 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 Вихідний стан 0.026 0.031 0.037 0.047 0.049 0.055 Контртіло 0.16 0.192 0.244 0.3 0.317 0.337 Після лазерного легування 0.002 0.0032 0.0041 0.0052 0.0078 0.0081 0.0084 0.0085 Контртіло 0.216 0.222 0.249 0.271 0.293 0.311 0.352 0.365 Таблиця 2 Результати вимірювання зносотривкості поверхневих шарів сталі 12Х17Т після лазерного легування (при навантаженні 0,68МПа) Час, год 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 Вихідний стан 0.038 0.042 0.048 0.062 0.0651 0.0721 Контртіло 0.22 0.256 0.323 0.391 0.42 0.482 Після лазерного легування 0.0025 0.0075 0.0095 0.01 0.013 0.015 0.017 0.019 Контртіло 0.24 0.279 0.283 0.324 0.337 0.338 0.375 0.381 Таблиця 3 Результати вимірювання мікротвердості сталі 12Х17Т після лазерного легування Мікротвердість, ГПа Глибина, мкм 4.04 26 3.89 34 3.65 38 3.31 72 2.75 112 2.25 120 1.95 136 1.9 204 1.83 212 1.7 248 5 62427 6 Таблиця 4 Розрахункові дані, одержані за методом мікроідентування для побудови кривої «напруження - деформація» Вихідний стан 33.90983 25.92572 19.28104 13.80945 9.42906 6.01724 3.40614 1.54276 0.40116 0 0.465 0.46467 0.46433 0.464 0.41933 0.30833 0.205 0.115 0.03767 0 В таблицях 1 та 2 наведені результати вимірювань зносотривкості сталі 12Х17Т при навантаженні 0,52Н та 0,68Н відповідно. Побудовані за цими даними графічні залежності інтенсивності пар тертя «сталь 12Х17Т -контртіло» зображені на Фіг.1. Причому, крива 1 - сталь у вихідному стані; 2 - контртіло; 3 - сталь після лазерного легування; 4 - контртіло при навантаженні 0,52МПа (а); 5 сталь у вихідному стані; 6 - контртіло; 7 - сталь після лазерного легування; 8 - контртіло при навантаженні 0,68МПа (б). У таблиці 3 наведені результати вимірювання мікротвердості сталі 12Х17Т після лазерного легування. Відповідна графічна залежність характеру зміни мікротвердості сталі 12Х17Т після лазерного легування зображена на Фіг.2. - крива 9. У таблиці 4 наведено розрахункові дані, одержані за методом мікроідентування для побудови кривої «напружен Після лазерного легування 32.59544 1.284 24.66415 1.28367 18.14039 1.28333 12.85315 1.283 8.73269 1.208 5.60864 1.03733 3.26725 0.92067 1.68438 0.81167 0.78495 0.66167 0 0 ня - деформація». Побудовані за цими даними графічні залежності зображені на Фіг.3. Причому, 10 - крива «напруження - деформація» побудована за методом мікроідентування для сталі 12Х17Т у вихідному стані; 11 - після лазерного легування. Після лазерного легування сталі 12Х17Т підвищилися: мікротвердість - у 2,1p., границя міцності - у 3,7р., зносостривкість - в середньому у 9,5p., порівняно із вихідним станом. Це пояснюється утворенням під час лазерного легування субмікродисперсного гетерогенного поверхневого шару, у склад якого входять NbC0,5, B4C, BN, Fe4N, TiB2, FeB2, Cr2N, що забезпечує підвищення мікромеханічних властивостей сталі, і, тим самим, продовжується ресурс експлуатації газосепараторів, що використовуються для завершальної очистки природного і попутного газів від краплинної рідини і механічних домішок. 7 Комп’ютерна верстка Н.Лисенко 62427 8 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601