способ изготовления деталей из конструкционных сталей

Формула изобретения

Способ изготовления деталей из конструкционных сталей, включающий улучшение, черновую механическую обработку, стабилизирующий отпуск, окончательную механическую обработку и двухступенчатое газовое азотирование с выдержкой в атмосфере аммиака сначала при температуре 510-515°С, затем при 540-545°С и последующее охлаждение, отличающийся тем, что окончательную механическую обработку ведут путем двухкратной чистовой механической обработки с промежуточным и окончательным отпуском в селитровой ванне при температуре 520-540°С в течение 0,25-0,5 ч, а двухступенчатое газовое азотирование деталей проводят в постоянном магнитном поле напряженностью 100-150 Э в течение 1-2 ч с последующим охлаждением со скоростью 20-30°С/мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химико-термической обработки и может быть использовано на предприятиях агрегато- и приборостроения, машиностроения и других отраслях промышленности при изготовлении пар трения.

Известен способ газового азотирования конструкционных сталей, опубликованный в справочнике под ред. Л.С.Ляховича "Химико-термическая обработка металлов и сплавов", М., Металлургия, 1981, с.62-63, согласно которому технологический процесс изготовления азотируемых изделий представлен в виде следующих последовательных этапов:

1) предварительная термообработка с целью сообщения стали требуемого комплекса механических свойств;

2) механическая обработка детали, включая шлифование;

5) защита мест, не подлежащих азотированию;

4) азотирование;

5) окончательное шлифование или доводка изделия в соответствии с заданными допусками.

Предварительную термообработку - закалку и отпуск при 525-680°C - обычно проводят в грубых заготовках, а для деталей малого сечения - непосредственно в прокатных прутках (для диаметров меньше 50 мм).

Перед шлифованием ответственных изделий со сложной конфигурацией следует проводить стабилизирующий отпуск для снятия внутренних напряжений, которые неизбежно возникают в изделии при резании и могут быть источником повышенных деформаций при азотировании. Стабилизирующий отпуск ведут при 550-600°C в течение 3-10 ч с последующим медленным охлаждением (печь, воздух). Перед азотированием поверхность изделий необходимо обезжирить электрохимическим методом или промывкой в бензине или других средах для удаления масла, эмульсии и пр.

Азотирование изделий из конструкционных сталей чаще ведут при 500-600°С. Рекомендуемые режимы азотирования различных изделий приведены в табл. 1.

Таблица 1 Режимы азотирования некоторых деталей машин из конструкционных сталей
Марка стали	Режим ХТО		h, мм	НУ
	t, °C	, ч
Валы, шпиндели, ходовые винты, планки, трубчатые изделия в станкостроении
40Х	510	18-24	0,25	510-610
30Х2МЮА	510 (I ступень)	15-20	0,25	850-950
	540 (II ступень)	25-40	0,25	850-950

Перепад температур в рабочей зоне печи допускается не более ±5°C. Степень диссоциации аммиака при 500-520°С составляет 20-40%, при 540-560°С 40-60%.

Недостатком известного способа является низкая поверхностная твердость и износостойкость изделий.

Технический результат изобретения - повысить твердость и износостойкость деталей из конструкционных сталей.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления деталей из конструкционных сталей, включающем улучшение, черновую механическую обработку, стабилизирующий отпуск, окончательную механическую обработку и двухступенчатое газовое азотирование с выдержкой в атмосфере аммиака сначала при температуре 510-515°С, затем 540-545°С и последующее охлаждение, окончательную техническую обработку ведут путем двухкратной чистовой механической обработки с промежуточным и окончательным отпуском в селитровой ванне при температуре 520-540°С в течение 0,25-0,5 ч, а двухступенчатое газовое азотирование деталей проводят в постоянном магнитном поле напряженностью 100-150 Э в течение 1 - 2 час с последующим охлаждением со скоростью 20-30°С/мин.

Аналогичные признаки не обнаружены в известных технических решениях. Следовательно, предлагаемый способ химико-термической обработки конструкционных сталей обладает новизной существенных признаков, дающих новый положительный эффект.

Пример

Проводят термическую обработку (улучшение) прутка 12 из ст. 40ХН2МА до НRС_э 32...37. Термообработанный пруток (закалка при температуре 840°С в масле, отпуск 560°С) подвергают черновой механической обработке. Деталь типа "вал" Э-8Б8.314.284 отпускают в селитровой ванне при температуре 530°С в течение 0,5 ч. Отпуск деталей производят в вертикальном положении. Повторный высокий отпуск в селитровой ванне проводят после окончательной механической обработки при температуре 530°С в течение 0,5 ч.

Детали загружаются в контейнер электропечи для азотирования. Контейнер герметично закрывают и включают подачу аммиака. Контейнер с деталями загружают в предварительно прогретую до 510°С печь. При достижении температуры азотирования в контейнере устанавливают напряженность магнитного поля 100 Э и степень диссоциации аммиака 30%, проводят изотермическую выдержку 1 ч. По окончании изотермической выдержки температуру в контейнере повышают до 540°С и проводят изотермическую выдержку в течение 1 ч при напряженности магнитного поля 140 Э и степени диссоциации аммиака 50%. По окончании изотермической выдержки контейнер погружают в холодильник и охлаждают со скоростью 20°С/мин.

В табл.2 приведены результаты исследования физико-механических свойств стали 40ХН2МА, подвергнутой химико-термической обработке по предлагаемому и известному способам. Согласно таблице упрочнение изделий, проведенное по предлагаемому способу, обеспечивает повышение поверхностной твердости, равномерность диффузионного слоя и размерную стабильность.