Способ упрочнения поверхности стальной детали, содержащей глухие полости

Задачей настоящего изобретения является повышение износостойкости покрытий из высоколегированного хромистого чугуна, наплавляемых на упрочняемую поверхность стальных деталей, содержащих глухие полости.

Настоящая задача решается тем, что в способе упрочнения поверхности стальной детали содержащей глухие полости, включающем нанесение на поверхности детали наплавочной шихты и нагрев токами высокой частоты, перед нанесением наплавочной шихты глухие отверстия сначала заполняют специальной шихтой, содержащей 25-35% карбида бора, 20-15% флюса и 50-60% высоколегированного хромистого чугуна на глубину 1/3-1/2 толщины наплавляемого слоя.

Техническим результатом изобретения является повышение срока службы деталей путем подавления образования нежелательных структур при индукционной наплавке высоколегированных хромистых чугунов.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в одновременной наплавке двух составов шихты (специальной и основной), образующих наплавочные слои с максимальной износостойкостью. Нижний слой специальной шихты содержит в своем составе высокий процент износостойкого компонента (карбид бора), легирует расплав основного металла, образующийся в глухой полости, и частично диффундирует в основной металл. Кроме того, углерод, имеющийся в карбиде бора, также участвует в подавлении нежелательных доэвтектических структур в верхнем слое основной шихты.

На фиг. 1 показана микроструктура детали в зоне глухой полости при наплавке двумя составами шихты (специальной и основной).

На фиг. 2 приведена микроструктура наплавки с боковой стороны глухой полости.

На фиг. 3 приведена микроструктура границы наплавленного слоя.

Способ осуществляется следующим образом. Из проката стали 65Г вырезают заготовки 100×50×6 мм. В них просверливают глухие отверстия диаметром 3 мм. Затем в них насыпают специальную шихту глубиной 1/3-1/2 толщины наплавляемого износостойкого слоя. После этого поверхность заготовки покрывают основной шихтой в количестве, обеспечивающем получение заданной толщины наплавляемого слоя. Состав специальной шихты, мас. %: 25-35 карбида бора, 20-15 флюса П-0,66 и 50-60 высоколегированного хромистого чугуна марки ПГ-С27. Состав основной шихты, мас. %: 80-85 высоколегированного хромистого чугуна марки ПГ-С27, 15-20 флюса П-0,66.

Подготовленную таким образом заготовку помещают в петлевой индуктор, подключенный к инвертору «ЭЛСИТ» (мощность 100 кВт, частота 66 кГц, время наплавки 45-50 с) и осуществляют наплавку.

После затвердевания (охлаждения) из заготовки вырезают темплеты (3 шт.) для проведения металлографических исследований (см. фиг.1-3).

Интервал глубины отверстий определяется толщиной наплавленного слоя и возможностью образования усадочных раковин над отверстиями.

При заполнении отверстий специальной шихтой на глубину менее 1/3 толщины наплавляемого слоя его адгезия с основным металлом недостаточная, что снижает износостойкость. При заполнении отверстий на глубину более 1/2 толщины слоя в зонах над ними образуются усадочные раковины, высота слоя локально уменьшается, что также снижает износостойкость.

Содержание карбида бора в специальной шихте 25% оптимальное и определяется тем, что при его уменьшении, например ниже 20%, в наплавленном слое со стороны основного металла образуются отдельные участки дендритов, что снижает износостойкость.

Количество флюса от 15 до 20% в составе специальной шихты, а карбида бора от 25 до 35% определяется экономической целесообразностью. Так как дальнейшее увеличение их количества лишь увеличивается стоимость шихты без значительного увеличения механических свойств наплавленного металла.

Количество флюса 20% также обеспечивает защиту бора от окисления и равномерное формирование расплава в глухих отверстиях. При его количестве ниже 15% не достигается достаточная высота слоя, необходимая для защиты твердых составляющих шихты от окисления атмосферным кислородом, и на поверхности наплавляемого участка наблюдаются отдельные окисленные зоны.

Содержание высоколегированного хромистого чугуна от 50% до 60% в специальной шихте обеспечивает получение минимальной усадочной раковины на наплавляемой поверхности и уменьшение слоя шихты. Например, при содержании твердого сплава в наплавочной шихте 40% образуется усадочная раковина от 0,6 до 0,9 мм. Количество высоколегированного хромистого чугуна выше 60% ограничивается экономической целесообразностью - расходом дорогостоящего материала.

Формула изобретения

Способ упрочнения поверхности стальной детали, содержащей глухие полости, включающий нанесение на поверхности детали наплавочной шихты и нагрев токами высокой частоты, отличающийся тем, что перед нанесением наплавочной шихты глухие отверстия сначала заполняют шихтой, содержащей 25-35% карбида бора, 20-15% флюса и 50-60% высоколегированного хромистого чугуна на глубину 1/3-1/2 толщины наплавляемого слоя.

Имя изобретателя: Иванайский Виктор Васильевич (RU), Ишков Алексей Владимирович (RU), Кривочуров Николай Тихонович (RU), Коваль Данил Валерьевич (RU), Соколов Андрей Викторович (RU)
Имя патентообладателя: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВПО АГАУ) (RU)
Почтовый адрес для переписки: 656049, г.Барнаул, пр-т Красноармейский, 98, Алтайский госагроуниверситет, Сектор охраны интеллектуальной собственности
Дата начала отсчета действия патента: 10.07.2014

Разместил статью: miha111
Дата публикации:  20-12-2015, 12:17

html-cсылка на публикацию		⇩ Разместил статью ⇩ Имя не указано  Его публикации  Нужна регистрация Отправить сообщение
BB-cсылка на публикацию
Прямая ссылка на публикацию

Огромное Спасибо за Ваш вклад в развитие отечественной науки и техники!