|
(21), (22) Заявка: 2008130472/02, 22.07.2008
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
22.07.2008
(46) Опубликовано: 27.02.2010
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске:
SU 939592 А, 30.06.1982. SU 1640202 A1, 07.04.1991. SU 1032030 А, 30.07.1983. JP 62-224666 A1, 02.10.1987. GB 626896 A, 22.07.1949.
Адрес для переписки:
654007, Кемеровская обл., г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42, СибГИУ, патентный отдел, Н.В.Галаниной
|
(72) Автор(ы):
Афанасьев Владимир Константинович (RU), Ващенко Алексей Юрьевич (RU), Майтаков Анатолий Леонидович (RU), Толстогузов Василий Николаевич (RU), Чибряков Михаил Владимирович (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования “СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ” (RU)
|
(54) СПОСОБ ЦЕМЕНТАЦИИ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ В ТВЕРДОМ КАРБЮРИЗАТОРЕ
(57) Реферат:
Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке стальных изделий из быстрорежущих сталей. Способ цементации быстрорежущей стали в твердом карбюризаторе включает нагрев до температуры насыщения, выдержку при этой температуре с подачей 20-25%-ого водного раствора уксусной кислоты со скоростью подачи 0,25-1,0 мл раствора на 100 г карбюризатора в 1 час и охлаждение на воздухе. Снижается коэффициент линейного расширения. 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке стальных изделий из быстрорежущих сталей, и может найти применение в сталеинструментальной, машиностроительной и других отрослях промышленности для снижения коэффициента линейного расширения (КЛР).
Известен способ цементации в твердом карбюризаторе, включающий нагрев стальных деталей до температуры обработки и выдержку при этой температуре в твердом карбюризаторе, причем в качестве карбюризатора используется смесь на основе древесного угля, содержащую, вес.%:
карбонат бария |
20-25 |
карбонат кальция |
3,5-5 |
древесный уголь |
остальное [1]. |
Наиболее близким к предлагаемому является способ цементаци в твердом карбюризаторе, включающий нагрев до температуры насыщения, выдержку при этой температуре, причем во время выдержки в твердый карбюризатор подают 5-20-ный водный раствор нитрата магния или нитрата алюминия, или их смеси со скоростью 0,25-1 мл на 100 г карбюризатора в 1 ч [2].
Недостатком известных способов является то, что они не обеспечивают необходимое снижение КЛР, указывающего на эксплуатационную стойкость инструмента и возможность применения быстрорежущих материалов.
Задачей изобретения является снижение коэффициента линейного расширения быстрорежущих сталей в интервале температур испытания 100 -700°С.
Поставленная задача достигается тем, что в способе цементации быстрорежущей стали в твердом карбюризаторе, включающем нагрев до температуры насыщения и выдержку при этой температуре, во время выдержки проводят подачу 20-25%-ого водного раствора уксусной кислоты со скоростью 0,25-1,0 мл раствора на 100 г карбюризатора в 1 ч и охлаждение на воздухе.
Использование такой химико-термической обработки позволяет снизить КЛР до необычно низких значений за счет интенсификации процессов диффузии. Эта термообрабока снижает КЛР при температурах испытания 100-700°С, что важно для быстрорежущих сталей, работающих при высоких температурах, где процессы разупрочнения инструмента и коэффициент линейного расширения должны быть минимальны.
Заявляемая концентрация водного раствора уксусной кислоты и скорость его подачи в карбюризатор являются оптимальными для достижения поставленной задачи, т.к. при увеличении или изменении их значений дальнейщее снижение КЛР не происходит.
Способ осуществляется следующим образом:
Сверла 3 мм производства ООО «Томский инструментальный завод», изготовленные из стали Р6М5, подвергают цементации в бондюжском карбюризаторе в течение 1 ч при температуре 930-950°С. После достижения температуры цементации через специальные отверстия в контейнере подается водный раствор уксусной кислоты. После выдержки 1 час проводилось охлаждение на воздухе. Цементованные образцы подвергались нагреву при 1000°С в течение 10 мин и последующему охлаждению в масло до 60-80°С. Определение коэффициента линейного расширения на дилатометре фирмы «Шевенар» предусматривало использование образцов в интервале (tисп) 50-700°С. Параллельно определялся коэффициент линейного расширения таких же сверл после цементации по известному способу (прототипу).
В таблице и на чертеже показаны примеры осуществления предлагаемого способа в сравнении с известным. Как видно из проведенных в таблице и на чертеже результатов, эффективность предложенного способа химико-термической обработки быстрорежущей стали выше по сравнению с известным способом.
Предлагаемый способ химико-термической обработки может быть использован на металлургических и машиностроительных заводах для повышения свойств режущего инструмента и на предприятиях приборного машиностроения для улучшения свойств прицезионных сплавов.
Режимы химико-термической обработки |
Коэффициент линейного расширения, ·10-6 град-1 |
 |
50 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
550 |
600 |
650 |
700 |
Известный: |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Без нагрева |
9,17 |
10,51 |
11,21 |
11,97 |
12,36 |
12,95 |
13,12 |
13,85 |
14,34 |
13,76 |
13,48 |
12,90 |
12,83 |
12,65 |
1. Цементация в твердом карбюризаторе с добавками водного раствора |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
а) 5%-ого раствора нитрата магния со скоростью 0,25 мл на 100 г карбюризатора в час |
8,91 |
9,51 |
10,02 |
10,48 |
10,48 |
11,10 |
12,41 |
12,85 |
13,74 |
13,76 |
13,48 |
13,09 |
12,78 |
12,00 |
б) 5%-ого раствора смеси 3:2 нитрата алюминия и нитрата магния со скоростью 0,75 мл на 100 г карбюризатора в час |
8,93 |
9,57 |
11,00 |
11,49 |
10,54 |
11,34 |
12,62 |
12,71 |
13,38 |
13,41 |
13,41 |
12,99 |
12,58 |
12,01 |
Предлагаемый: |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Без нагрева |
9,17 |
10,51 |
11,21 |
11,97 |
12,36 |
12,95 |
13,12 |
13,85 |
14,34 |
13,76 |
13,48 |
12,90 |
12,83 |
12,65 |
2. Цементация в твердом карбюризаторе с добавками водного раствора уксусной кислоты |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
а) 20%-ого раствора со скоростью 0,25 мл на 100 г карбюризатора в час |
8,01 |
9,40 |
9,52 |
9,68 |
9,68 |
9,75 |
11,41 |
11,73 |
12,71 |
12,02 |
12,09 |
12,65 |
8,89 |
8,76 |
б) 25%-ого раствора со скоростью 1 мл на 100 г карбюризатора в час |
7,55 |
7,81 |
7,82 |
9,48 |
9,48 |
9,56 |
10,42 |
10,71 |
10,74 |
10,20 |
9,89 |
9,81 |
6,75 |
6,76 |
Источники информации.
1. Справочник металлиста. Т.2/ Под ред. А.Г.Рахштадта, В.А.Бромстрема.- М.: Машиностроение, – 1976. – С.328.
2. А.с. 939592 МКл.2 С23С 9/06. Способ цементации в твердом карбюризаторе / В.К.Афанасьев, Г.Т.Коровин, М.А.Демчинко и др. Заявка 2998620/22 от 24.10.80. Опубл. 30.06.82. Бюл. 24.
Формула изобретения
Способ цементации быстрорежущей стали в твердом карбюризаторе, включающий нагрев до температуры насыщения, выдержку при этой температуре с подачей 20-25%-ного водного раствора уксусной кислоты со скоростью подачи 0,25-1,0 мл раствора на 100 г карбюризатора в 1 ч и охлаждение на воздухе.
РИСУНКИ
|
|