Состав для химико-термической обработки металлорежущего инструмента

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Белорусский национальный технический университет(72) Авторы Кухарев Борис Степанович Кухарева Наталья Георгиевна Стасевич Георгий Викторович(73) Патентообладатель Белорусский национальный технический университет(57) Состав для химико-термической обработки металлорежущего инструмента, преимущественно осевого, включающий древесный уголь и железистосинеродистый калий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит окись хрома и гидрокарбонат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.окись хрома 78,0-86,0 железистосинеродистый калий 4,0-6,0 гидрокарбонат натрия 2,0-4,0 уголь древесный 8,0-12,0.(56) ПРОКОШКИН Д. А. Химико-термическая обработка металлов - карбонитрация. - М. Металлургия, 1984. - С. 197-199.03202460 , 1991.2078848 1, 1997.2057201 1, 1996.4818351 , 1989. ТЫЛНИН М.А. Справочник термиста ремонтной службы. - М. Металлургия, 1981. С. 406-409. Изобретение относится к области неорганической химии, в частности к технологии диффузионных процессов химико-термической обработки в твердых углерод- и азотосодержащих средах высокопроизводительного инструмента и высокопрочных деталей. Известен состав для химико-термической обработки (ХТО), преимущественно, осевого инструмента путем цементации в твердой фазе, содержащий компоненты, в вес.Углекислый барий 20,025,0 Углекислый кальций 3,55,0 Летучие вещества менее 10,0 Вода менее 5,0 Древесный уголь остальное. 5861 1 В процессе цементации окись углерода проявляет неустойчивость и при контакте с металлом при 920980 С разлагается на углекислый газ и атомарный углерод 2 СОС 2 С. Углерод адсорбирует в поверхностный слой металла, структура которого подвергнута аустенизации и диффундирует вглубь со скоростью 0,080,1 мм/ч в зависимости от температуры технологического процесса цементации 1. Использование известного состава в процессе ХТО отличает универсальность и простота. Однако он характеризуется непроизводительными энергетическими затратами на прогрев карбюризатора, сложностью регулирования контроля процесса ХТО. Ближайшим техническим решением, принятым в качестве прототипа является состав для проведения технологии карбонитрации осевого инструмента в твердой фазе, содержащий следующие компоненты, вес.древесный уголь 60,0 желтую кровяную соль К 4 е(С)6 30,0 карбонат калия (К 2 СО 3) 10,0 2. Применение известного состава для ХТО путем карбонитрации для упрочнения изделий из легированных сталей обеспечивает значительное повышение их прочности и эксплуатационной надежности в работе. Карбонитрация, например, стали 40 Х при 560580 С создает на ее поверхности диффузионную зону, состоящую из двух слоев наружного карбонитрида (е,С)3(,С) и гетерофазного, переходящего в сердцевину - основу стали. Размеры слоев, получаемых при карбонитрации, имеют большое практическое значение для повышения эксплуатационных свойств инструмента. Однако известный состав при использовании его в ХТО путем карбонитрации для упрочнения, например, осевого инструмента - хвостовых резьбовых фрез, работающих в условиях высоких динамических и термических знакопеременных напряжений, не всегда придает инструменту требуемые эксплуатационные свойства. В основу изобретения положена задача увеличения стойкости металлорежущего инструмента, преимущественно осевого. Поставленная задача достигается тем, что в состав для химико-термической обработки металлорежущего инструмента, преимущественно осевого, включающего древесный уголь и железистосинеродистый калий, согласно изобретения дополнительно введены окись хрома (С 2 О 3), и гидрокарбонат натрия (3), при следующем содержании компонентов,весовыхС 2 О 3 78,086,0 4,06,0 46 3 2,04,0 уголь древесный 8,012,0. В состав введены окись хрома (С 2 О 3) по ГОСТ 37776-88, которая является катализатором поверхностно-активных процессов и повышает газопроницаемость насыщающей среды железистосинеродистый калий (К 4 е(С)6) по ГОСТ 4207-65 введен в качестве источника активных атомов для насыщения поверхностного слоя изделия гидрокарбонат натрия (3) по ГОСТ 4201-66, способствует созданию науглераживающей атмосферы древесный уголь по ТУ 01-6-67 - источник активного углерода для насыщения поверхности изделия. Состав по изобретению использовали на примере проведения ХТО путем карбонитрации хвостовых резьбовых фрез из стали Р 6 М 5 при температуре Т С 450, времени в течение 10 ч, глубина упрочненного слоя составляла не менее 50 мкм. Параметры хвостовой резьбовой фрезы диаметр - 25 мм, шаг резьбы - 2,5 мм. Проводили сравнительные испытания резьбовых фрез после ХТО с использованием известного состава и состава по изобретению. Данные испытаний сведены в таблицы. Таблица 2 п/п сос- состав После тава ХТО Про тотип 1 2 3 4 5 Количество обработанных деталей 1 Среднее на одну заточку Испытания стойкости хвостовых резьбовых фрез проводили при нарезке резьбы на деталях из углеродистой стали (0,65 С, 0,74268-242). Как следует из табличных данных количество обработанных деталей с использованием состава по изобретению увеличилось более чем в два раза. В таблице графы 1-9 обозначают число заточек. Промышленное освоение состава готовится на территории СНГ. Источники информации 1. М.А. Тылнин. Справочник термиста ремонтной службы. - М. Металлургия, 1981. С. 406-409. 2. Д.А. Прокошкин. Химико-термическая обработка металлов - карбонитрация. - М. Металлургия, 1984. - С. 197-199. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.