RU2510427C2 - Application of cermet coating on steel part using indirect electric arc - Google Patents
Application of cermet coating on steel part using indirect electric arc Download PDFInfo
- Publication number
- RU2510427C2 RU2510427C2 RU2009110351/02A RU2009110351A RU2510427C2 RU 2510427 C2 RU2510427 C2 RU 2510427C2 RU 2009110351/02 A RU2009110351/02 A RU 2009110351/02A RU 2009110351 A RU2009110351 A RU 2009110351A RU 2510427 C2 RU2510427 C2 RU 2510427C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cermet
- heated
- ceramic
- electric arc
- coating
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 239000011195 cermet Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims description 9
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 8
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 10
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к химико-термической обработке стали и может быть использовано для повышения износостойкости стальных деталей в условиях абразивного износа и ударных нагрузок, например для культиваторов, дисков, борон и лемехов.The invention relates to chemical-thermal treatment of steel and can be used to increase the wear resistance of steel parts under conditions of abrasive wear and shock loads, for example for cultivators, discs, harrows and plowshares.
Наиболее близким к заявленному изобретению, принятому за прототип, является способ упрочнения поверхности стальных изделий, включающий нагрев поверхности изделия до плавления электрической дугой обратной полярности угольным электродом и охлаждение. Авторское свидетельство СССР №850735, кл. С23С 11/00, 30.07.1981.Closest to the claimed invention, adopted as a prototype, is a method of hardening the surface of steel products, comprising heating the surface of the product to melt with an electric arc of reverse polarity with a carbon electrode and cooling. USSR copyright certificate No. 850735, class С23С 11/00, 07/30/1981.
Недостатками известного способа является невозможность получения требуемого соотношения структурных составляющих и значительное обезуглероживание, что отрицательно сказывается на твердости металлокерамического покрытия и соответственно снижается износоустойчивость покрытия.The disadvantages of this method is the inability to obtain the desired ratio of structural components and significant decarburization, which negatively affects the hardness of the cermet coating and, accordingly, the wear resistance of the coating is reduced.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа нанесения металлокерамического покрытия на стальную деталь с использованием при этом электрической дуги косвенного действия, обеспечивающего повышенную износоустойчивость металлокерамического покрытия.The objective of the present invention is to develop a method of applying a cermet coating on a steel part using an indirect electric arc, providing increased wear resistance of the cermet coating.
Для решения поставленной задачи предлагается способ нанесения металлокерамического покрытия на стальную деталь с использованием электрической дуги косвенного действия, включающий нанесение на упрочняемую поверхность детали металлокерамической пасты, нагрев до плавления металлокерамической пасты и поверхностного слоя детали электрической дугой косвенного действия, возникающей между графитовыми электродами, в котором при нагреве металлокерамической пасты и поверхностного слоя детали между графитовыми электродами и поверхностью детали создают разность потенциалов, далее деталь с нанесенным металлокерамическим покрытием подвергают закалке, для чего деталь с нанесенным металлокерамическим покрытием нагревают до температуры закалки, выдерживают при этой температуре заданное время и затем подвергают закалке в индустриальном или трансформаторном масле, с последующим отпуском при температуре отпуска с остыванием на воздухе.To solve this problem, a method for applying a ceramic-metal coating to a steel part using an indirect electric arc, including applying a ceramic-metal paste to a hardened surface of a component, heating the melted metal-ceramic paste and the surface layer of a component with an indirect electric arc arising between graphite electrodes, in which heating the cermet paste and the surface layer of the part between graphite electrodes and the surface the parts create a potential difference, then the part with a cermet coating is subjected to hardening, for which a part with a cermet coating is heated to a hardening temperature, kept at this temperature for a predetermined time and then subjected to hardening in industrial or transformer oil, followed by tempering at a tempering temperature with cooling on air.
Предпочтительно, что при закалке деталь с нанесенным металлокерамическим покрытием нагревают до 830°С и выдерживают при данной температуре в течение 5 мин.It is preferable that during hardening, the cermet coated part is heated to 830 ° C and held at this temperature for 5 minutes.
Предпочтительно, при отпуске деталь с нанесенным металлокерамическим покрытием нагревают до 185°С и выдерживают при данной температуре в течение 2 мин.Preferably, upon tempering, the cermet-coated part is heated to 185 ° C and held at this temperature for 2 minutes.
Сущность изобретения: состоит в том, что металлокерамические пасты содержат стальную и керамические фракции, которые при расплавлении превращаются в корунд и армируют твердыми компонентами стальную матрицу - материал поверхности обрабатываемой детали. При наличии разности потенциалов между электродами и поверхностью детали имеет место перенос углерода с электродов к обрабатываемой поверхности и обогащение поверхностного слоя углеродом, что исключает обезуглероживание металлокерамического покрытия при его нанесении на поверхность детали. Это способствует повышению твердости металлокерамического покрытия и соответственно повышается его износостойкость. Выполнение закалки детали после нанесения металлокерамического покрытия с последующим отпуском формирует мелкофазную структуру металлокерамического покрытия, что улучшает его износостойкость.The essence of the invention: consists in the fact that cermet pastes contain steel and ceramic fractions, which, when melted, turn into corundum and reinforce the steel matrix — the surface material of the workpiece — with solid components. In the presence of a potential difference between the electrodes and the surface of the part, carbon is transferred from the electrodes to the surface to be treated and the surface layer is enriched with carbon, which excludes decarburization of the ceramic-metal coating when it is applied to the surface of the part. This helps to increase the hardness of the cermet coating and accordingly increases its wear resistance. Performing the hardening of the part after applying the cermet coating with subsequent tempering forms a small-phase structure of the cermet coating, which improves its wear resistance.
Рекомендованные значения температуры и длительности выдержки при выполнении закалки и отпуска обеспечивают оптимальные значения износостойкости металлокерамического покрытия.Recommended values of temperature and exposure time during quenching and tempering provide optimal values of wear resistance of ceramic-metal coatings.
Все это повышает твердость и износостойкость упрочняемой поверхности деталей техники и значительно увеличивает их ресурс.All this increases the hardness and wear resistance of the hardened surface of equipment parts and significantly increases their resource.
Для достижения указанного технического результата при электродуговом упрочнении на поверхности детали наносится металлокерамические пасты, содержащие упрочняющие элементы (оксид алюминия, диоксид кремния, бор, карбид бора, азот, углерод, алюминий), образующий эвтектические соединения твердых растворов при их расплавлении, например цементиты, нитриды, а также бориды и корунды, обладающие высокой твердостью.To achieve the specified technical result during electric arc hardening, metal-ceramic pastes containing strengthening elements (aluminum oxide, silicon dioxide, boron, boron carbide, nitrogen, carbon, aluminum) are applied on the surface of the part, forming eutectic compounds of solid solutions during their melting, for example, cementites, nitrides as well as borides and corundums with high hardness.
При их соединении с матрицей расплавленного поверхностного слоя образуется упрочняющий слой - металлокерамическое покрытие (МКП) -стойкое против динамических нагрузок и абразивного износа.When they are connected to the matrix of the molten surface layer, a reinforcing layer is formed - a ceramic-metal coating (MCP), which is resistant to dynamic loads and abrasive wear.
Способ нанесения металлокерамического покрытия (МКП) реализуется следующим образом.The method of applying a ceramic-metal coating (MCP) is implemented as follows.
На чертеже представлена схема процесса. В схеме при нанесении металлокерамического покрытия (МКП) для интенсификации процесса насыщения используют подключение упрочняемой детали к одному из полюсов электрической цепи, подключенной к электродам. На упрочняемую поверхность детали наносится паста с требуемым составом, толщиной 4,0 мм. Для упрочнения используются графитовые электроды диаметром 10,0 мм STERWELD. Упрочнение осуществляется дугой косвенного действия, дуга перемещается на расстояние 6,0 мм от поверхности пасты с вращательным движением по спирали.The drawing shows a diagram of the process. In the scheme, when applying a ceramic-metal coating (MCP), to intensify the saturation process, the hardened part is connected to one of the poles of the electric circuit connected to the electrodes. A paste with the required composition, 4.0 mm thick, is applied to the hardened surface of the part. For hardening, graphite electrodes with a diameter of 10.0 mm STERWELD are used. Hardening is carried out by an indirect arc, the arc moves at a distance of 6.0 mm from the surface of the paste with a rotational movement in a spiral.
После нанесения МКП образцы подвергались термозакалке: нагрев до 830°C с выдержкой 5 мин, закалка в индустриальном или трансформаторном масле. После остывания отпуск с нагревом до 185°С, выдержка 2 мин, остывание на воздухе. Структура нанесенного металлокерамического покрытия МКП состоит из матрицы керамической составляющей из оплавленного AI2O3, а также интерметаллидов. Фазы расположены близко друг к другу и имеют высокую твердость 1075 кгс/мм2.After applying the MCP, the samples were subjected to thermal quenching: heating to 830 ° C with a holding time of 5 min, quenching in industrial or transformer oil. After cooling, leave with heating to 185 ° C, holding for 2 minutes, cooling in air. The structure of the deposited metal-ceramic coating of the MCP consists of a matrix of the ceramic component from fused AI2O3, as well as intermetallic compounds. The phases are located close to each other and have a high hardness of 1075 kgf / mm 2 .
При проведении металлографического анализа установлено, что максимальная высота МКП 2,0 мм, термодиффузионного слоя 2,1 мм.When conducting metallographic analysis, it was found that the maximum height of the MCP is 2.0 mm, the thermal diffusion layer is 2.1 mm.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009110351/02A RU2510427C2 (en) | 2009-03-24 | 2009-03-24 | Application of cermet coating on steel part using indirect electric arc |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009110351/02A RU2510427C2 (en) | 2009-03-24 | 2009-03-24 | Application of cermet coating on steel part using indirect electric arc |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009110351A RU2009110351A (en) | 2010-09-27 |
| RU2510427C2 true RU2510427C2 (en) | 2014-03-27 |
Family
ID=42939914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009110351/02A RU2510427C2 (en) | 2009-03-24 | 2009-03-24 | Application of cermet coating on steel part using indirect electric arc |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2510427C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU850735A1 (en) * | 1978-01-24 | 1981-08-10 | Московский Гидромелиоративныйинститут | Method of strengthening metal-carbon steel |
| SU674644A1 (en) * | 1977-03-11 | 1982-12-30 | Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности | Apparatus for automatic electric-arc centrifugal buildup of inner surface of cylindrical articles |
| JPS6349396A (en) * | 1986-08-14 | 1988-03-02 | Nippon Steel Corp | Covered arc welding rod for hardfacing |
| US6645568B1 (en) * | 1997-04-08 | 2003-11-11 | Aventis Research & Technologies Gmbh & Co Kg | Process for producing titanium diboride coated substrates |
| RU2228244C2 (en) * | 2002-06-10 | 2004-05-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" | Paste for wear resistant surfacing |
-
2009
- 2009-03-24 RU RU2009110351/02A patent/RU2510427C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU674644A1 (en) * | 1977-03-11 | 1982-12-30 | Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности | Apparatus for automatic electric-arc centrifugal buildup of inner surface of cylindrical articles |
| SU850735A1 (en) * | 1978-01-24 | 1981-08-10 | Московский Гидромелиоративныйинститут | Method of strengthening metal-carbon steel |
| JPS6349396A (en) * | 1986-08-14 | 1988-03-02 | Nippon Steel Corp | Covered arc welding rod for hardfacing |
| US6645568B1 (en) * | 1997-04-08 | 2003-11-11 | Aventis Research & Technologies Gmbh & Co Kg | Process for producing titanium diboride coated substrates |
| RU2228244C2 (en) * | 2002-06-10 | 2004-05-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" | Paste for wear resistant surfacing |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009110351A (en) | 2010-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3022338B1 (en) | Method for producing a brake disk, and brake disk | |
| CN101880854A (en) | A kind of surface layer of aluminum and aluminum alloy matrix aluminum nitride reinforced gradient composite material | |
| CN104498787A (en) | A kind of preparation method of in-situ self-generated Mg2Si particle reinforced aluminum matrix composite | |
| CN108165924B (en) | Salt bath penetrating agent for enhancing surface hardness of die steel and application method thereof | |
| RU2510427C2 (en) | Application of cermet coating on steel part using indirect electric arc | |
| RU2016131959A (en) | COMPOSITE MATERIAL BASED ON TITANIUM ALLOYS AND METHOD FOR PRODUCING IT | |
| JP4510688B2 (en) | Manufacturing method of high strength and high ductility galvannealed steel sheet | |
| RU2629139C1 (en) | Method for forming coating on detail surface | |
| CN104894416B (en) | A kind of method that use rare earth element improves alusil alloy face crack | |
| Zhang | Research on microstructure and property of Fe-VC composite material made by laser cladding | |
| Put et al. | Processing of hardmetal coatings on steel substrates | |
| NL2028331B1 (en) | A Composite Treatment Process of Titanium Alloy Laser Additive Repair And Surface Nitriding | |
| KR100760152B1 (en) | Method for manufacturing high strength automotive parts from galvanized steel using hot stamping | |
| CN116038087A (en) | A Vacuum Electron Beam Welding Process for High Strength Steel | |
| RU2627714C2 (en) | Method of surfacing iron aluminides | |
| RU2439171C2 (en) | Cast-iron ware processing method | |
| CN107419215A (en) | One kind oozes niobium agent and mould powdered steel pack cementation niobium intensifying method | |
| RU2345175C1 (en) | Method of hardening parts made from construction and tool steels | |
| Plyatsuk et al. | Ecologically Safe Process for Sulfo-Aluminizing of Steel Parts | |
| US20180202492A1 (en) | Sliding bearing, sliding bearing material, method for producing a sliding bearing material and use of a sliding bearing material for a sliding bearing | |
| RU2304185C1 (en) | Strengthening coating with reinforcing effect application method | |
| RU2784536C1 (en) | Method for borating the carbon steel surface | |
| RU2718017C1 (en) | Combined method of hardening of metal surfaces of parts of machines operating in conditions of abrasive wear | |
| Pokhmurs’ ka et al. | Effect of the laser fusion of electrometallized coatings of the Fe-Cr-B-Al system on their corrosion resistance | |
| RU2379376C2 (en) | Method of fabricated metallic product surface treatment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HZ9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150325 |