RU2690067C1 - Method of chemical-thermal hardening of small items from technical titanium - Google Patents
Method of chemical-thermal hardening of small items from technical titanium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2690067C1 RU2690067C1 RU2018147610A RU2018147610A RU2690067C1 RU 2690067 C1 RU2690067 C1 RU 2690067C1 RU 2018147610 A RU2018147610 A RU 2018147610A RU 2018147610 A RU2018147610 A RU 2018147610A RU 2690067 C1 RU2690067 C1 RU 2690067C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- powder
- container
- temperature
- chemical
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 27
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 26
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 19
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 6
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 4
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 238000005256 carbonitriding Methods 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- PZZOEXPDTYIBPI-UHFFFAOYSA-N 2-[[2-(4-hydroxyphenyl)ethylamino]methyl]-3,4-dihydro-2H-naphthalen-1-one Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1CCNCC1C(=O)C2=CC=CC=C2CC1 PZZOEXPDTYIBPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZGTMUACCHSMWAC-UHFFFAOYSA-L EDTA disodium salt (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].OC(=O)CN(CC([O-])=O)CCN(CC(O)=O)CC([O-])=O ZGTMUACCHSMWAC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005270 abrasive blasting Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229940127554 medical product Drugs 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M sodium chloride Inorganic materials [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/60—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using solids, e.g. powders, pastes
- C23C8/62—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using solids, e.g. powders, pastes only one element being applied
- C23C8/64—Carburising
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машино- и приборостроения, а именно технологии химико-термической обработки и упрочнения малогабаритных изделий конструкционного и медицинского назначения, изготовленных из технического титана.The invention relates to the field of engineering and instrumentation, namely the technology of chemical heat treatment and hardening of small structural and medical products made from technical titanium.
Титановые сплавы широко используются при изготовлении изделий, функционирующих в агрессивных средах, под воздействием высокой температуры и в условиях трения. Для повышения износостойкости титановых изделий проводят химико-термическую обработку. Известные способы упрочнения поверхности титановых изделий характеризуются значительной продолжительностью процесса, его технологической сложностью или токсичностью используемых веществ. Формируемые покрытия и упрочненные диффузионные слои имеют недостаточную адгезионо-когезионую прочность или твердость для функционирования в условиях трения и абразивного износа, что способствует поиску новых путей решения имеющейся проблемы.Titanium alloys are widely used in the manufacture of products operating in corrosive environments, under the influence of high temperature and under friction conditions. To increase the wear resistance of titanium products, chemical-thermal treatment is carried out. Known methods of hardening the surface of titanium products are characterized by a considerable duration of the process, its technological complexity or toxicity of the substances used. Formed coatings and hardened diffusion layers have insufficient adhesion-cohesion strength or hardness to function in conditions of friction and abrasive wear, which contributes to the search for new ways to solve the existing problem.
Известен способ цементации, позволяющий проводить процесс цементации металлических изделий за 90 секунд, при этом формируется диффузионный слой глубиной 0,3 мм. Металлическое изделие размещают в контейнере заполненным порошком каменного угля дисперсностью 0,3-0,6 мм. Затем проводят нагрев порошковой смеси за счет пропускания через нее электрического тока. В качестве электродов используют контейнер и изделие с соотношением площадей не менее 10:1. Конструкция контейнера соответствует форме поверхности упрочняемого изделия, расположенного в контейнере эквидистантно [патент RU на изобретение №2477336 / В.Н. Пустовойт, Ю.М. Домбровский, М.С.Степанов // Способ цементации металлического изделия. - 2013].There is a method of cementation, allowing the process of cementation of metal products in 90 seconds, with the formation of a diffusion layer with a depth of 0.3 mm. A metal product is placed in a container filled with coal powder with a dispersity of 0.3-0.6 mm. This is followed by heating the powder mixture by passing an electric current through it. As the electrodes use a container and a product with a ratio of areas not less than 10: 1. The design of the container corresponds to the shape of the surface of the hardened product located equidistantly in the container [RU patent for invention №2477336 / V.N. Pustovoit, Yu.M. Dombrovsky, MSStepanov // Method of cementation of a metal product. - 2013].
Основными недостатками приведенного способа являются: сложность закрепления образца, конструктивная сложность герметизации контейнера, низкая эффективность использования технологического объема контейнера.The main disadvantages of the above method are: the difficulty of fixing the sample, the structural complexity of sealing the container, the low efficiency of use of the technological volume of the container.
Известен способ химико-термической обработки концевого инструмента из титановых сплавов. Согласно способу на поверхности титановых изделий формируется продольный комбинированный рельеф. Затем изделия подвергают карбонитрированию по схеме «контейнер в контейнере». Используют порошковый древесно-угольный состав, содержащий активированный древесный уголь 60 мас. %, карбамид 15 мас. % и трилон-Б 15 мас. %. Химико-термический процесс проводится при температуре 910°С в течение 4 часов. После выдержки проводится старение с использованием смеси аналогичного состава в течение 5 часов при температуре 550°С. В результате. карбонитрирования на титане формируются диффузионные слои с содержанием карбонитридов титана до 45% и характеризуемые микротвердостью до 9 ГПа [патент РФ на изобретение №2378411 / А.Н. Тарасов, В.А. Панфилов, Н.Р. Павловский, А.Г. Нятин // Способ изготовления мелкоразмерного инструмента из титановых сплавов. -2008.].The known method of chemical heat treatment of end tools of titanium alloys. According to the method, a longitudinal combined relief is formed on the surface of titanium products. Then the product is subjected to carbonitriding according to the “container in container” scheme. Use powdered charcoal composition containing activated charcoal 60 wt. %, urea 15 wt. % and Trilon B 15 wt. % Chemical-thermal process is carried out at a temperature of 910 ° C for 4 hours. After aging, aging is carried out using a mixture of similar composition for 5 hours at a temperature of 550 ° C. As a result. carbonitriding on titanium, diffusion layers are formed with a content of titanium carbonitrides of up to 45% and characterized by microhardness up to 9 GPa [RF patent for invention №2378411 / А.N. Tarasov, V.A. Panfilov, N.R. Pavlovsky, A.G. Natyatin // Method of making small-sized tools from titanium alloys. -2008.].
К основным недостаткам приведенного способа можно отнести: технологическую сложность, длительность процесса и необходимость использования активаторов.The main disadvantages of this method include: technological complexity, the duration of the process and the need to use activators.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ упрочнения изделий из титана, заключающийся в том, что изделия помещают в термостойкий сосуд - контейнер на подкладку активированного угля и засыпают им со всех сторон. Для ускорения процесса в смесь вводят активатор - NaCl или KCl в соотношении 0,001% от суммарного объема смеси. Затем проводят процесс цементации при 400-800°С в течение 0,5-3 часов. Нагрев контейнера с образами производится с использованием муфельной печи. Возможно также использование защитной среды - водорода или вакуума. В результате цементации на изделиях формируются покрытия, характеризуемые твердостью 3,0-6,7 ГПа [патент SU на изобретение №1742353 А1 / А.Л. Кузнецов, А.Н. Смирнов, Н.Н. Зубков, К.В. Елисеев // Способ упрочнения изделий из титана. - 1992 (прототип)].Closest to the proposed method is a method of hardening products made of titanium, which consists in the fact that the products are placed in a heat-resistant vessel - a container on the lining of activated carbon and poured them from all sides. To speed up the process, an activator — NaCl or KCl — is introduced into the mixture in a ratio of 0.001% of the total volume of the mixture. Then carry out the process of cementation at 400-800 ° C for 0.5-3 hours. The container is heated with images using a muffle furnace. It is also possible to use a protective environment - hydrogen or vacuum. As a result of cementation on products, coatings are formed, characterized by hardness of 3.0-6.7 GPa [SU patent for invention No. 1742353 A1 / A.L. Kuznetsov, A.N. Smirnov, N.N. Zubkov, K.V. Eliseev // Method of hardening products from titanium. - 1992 (prototype)].
Основными недостатками способа являются: необходимость использования активаторов и длительность процесса, отсутствие данных по составу формируемых слоев.The main disadvantages of the method are: the need to use activators and the duration of the process, the lack of data on the composition of the formed layers.
Технической проблемой является необходимость создания технологически простого, производительного способа химико-термического упрочнения поверхности малогабаритных изделий из технического титана.The technical problem is the need to create a technologically simple, productive method of chemical-thermal hardening of the surface of small-sized products from technical titanium.
Поставленная проблема решается тем, что в качестве порошкового углеродосодержащего материала используют графит, после засыпки изделия порошок уплотняют, затем контейнер подвергают бесступенчатому индукционному нагреву в воздушной атмосфере при частоте тока на индукторе 100±20 кГц, величине тока 3,3-5,5 кА, удельной электрической мощности 25-75 кВт/кг до температуры 1050-1400°С, затем выдерживают при данной температуре в течение 4-8 минут.The problem is solved by using graphite as a carbonaceous powder material, after filling the product, the powder is compacted, then the container is subjected to stepless induction heating in an air atmosphere at an inductor current frequency of 100 ± 20 kHz, a current value of 3.3–5.5 kA, specific electric power of 25-75 kW / kg to a temperature of 1050-1400 ° C, then maintained at this temperature for 4-8 minutes.
Техническим результатом является формирование на поверхности малогабаритных изделий из технического титана покрытия, характеризуемого микротвердостью 20,8-49,6 ГПа и состоящего из карбонитрида титана, с помощью более производительного и технологически простого способа.The technical result is the formation on the surface of small-sized products from technical titanium coating, characterized by a microhardness of 20.8-49.6 GPa and consisting of titanium carbonitride, using a more productive and technologically simple method.
Изобретение поясняется графической схемой, на которой представлен процесс химико-термической обработки малогабаритного изделия из технического титана. На Фиг. позициями 1-6 обозначены: 1 - титановое изделие; 2 - термостойкий контейнер; 3 - графитовый порошок; 4 - термостойкая крышка контейнера; 5 - защитная керамическая камера; 6 - водоохлаждаемый индуктор.The invention is illustrated by the graphic scheme, which presents the process of chemical heat treatment of small-sized products from technical titanium. FIG. positions 1-6 denote: 1 - titanium product; 2 - heat resistant container; 3 - graphite powder; 4 - heat-resistant container lid; 5 - protective ceramic chamber; 6 - water cooled inductor.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.The proposed method is as follows.
Титановое изделие 1, предварительно очищенное от технологических загрязнений, помещают в термостойкий контейнер 2 на подкладку из графита и засыпают графитовым порошком 3 со всех сторон. Затем порошок уплотняют путем установки термостойкой крышки 4. Контейнер 2 закрытый крышкой 4 размещают в защитной керамической камере 5, на внешней поверхности которой размещен водоохлаждаемый индуктор 6. Затем контейнер подвергают бесступенчатому индукционному нагреву в воздушной атмосфере при частоте тока на индукторе 100±20 кГц, величине тока 3,3-5,5 кА, удельной электрической мощности 25-75 кВт/кг до температуры 1050-1400°С. При нагреве оставшийся в пустотах порошкового материала кислород воздуха реагирует с углеродом, в результате образуется газ, который выходит из контейнера через микрозазор между крышкой и контейнером. Оставшийся азот воздуха обеспечивает азотирование титана. После нагрева контейнер выдерживают при данной температуре в течение 4-8 минут и охлаждают на воздухе. В результате на поверхности изделия 1 образуется карбонитридное покрытие.
Технологические режимы оксидирования были определены путем проведения экспериментальных исследований. Приведенные предельные значения технологических режимов химико-термической индукционной обработки обеспечивают формирование твердого карбонитридного покрытия на техническом титане.Technological modes of oxidation were determined by conducting experimental studies. The given limit values of the technological regimes of chemical-thermal induction processing ensure the formation of a solid carbonitride coating on technical titanium.
При подаче на индуктор тока частотой менее 80 кГц снижается электрический коэффициент полезного действия процесса нагрева и химико-термической обработки. При подаче на индуктор тока частотой более 120 кГц не происходит улучшения эффективности процесса обработки и наблюдается снижение коэффициента мощности.When a current of less than 80 kHz is applied to the inductor, the electrical efficiency of the heating process and chemical-thermal treatment decreases. When a current of more than 120 kHz is applied to the inductor, there is no improvement in the processing efficiency and a decrease in the power factor is observed.
Предельные значения потребляемой удельной электрической мощности (25-75 кВт/кг) и тока (3,3-5,5 кА) обусловлены тем, что при величине удельной электрической мощности и тока менее 25 кВт/кг и 3,3 кА будет затруднен нагрев контейнера из-за потерь на излучение и конвекцию. При величине удельной электрической мощности более 75 кВт/кг и тока 5,5 кА увеличивается вероятность перегрева, и как следствие, деформации и оплавления титанового изделия.The limiting values of the consumed specific electric power (25-75 kW / kg) and current (3.3-5.5 kA) are due to the fact that when the value of the specific electric power and current is less than 25 kW / kg and 3.3 kA, heating will be difficult container due to radiation and convection losses. With a specific electric power of more than 75 kW / kg and a current of 5.5 kA, the probability of overheating increases, and as a result, the deformation and melting of the titanium product.
При значениях температуры нагрева менее 1050°С и продолжительности процесса химико-термической обработки менее 4 минут образуются покрытия, обладающее недостаточными значениями твердости. При значениях температуры нагрева более 1400°С и продолжительности термообработки более 8 минут на поверхности титана образуются покрытия характеризуемые низкой адгезией.When the heating temperature is less than 1050 ° C and the duration of the process of chemical heat treatment is less than 4 minutes, coatings are formed that have insufficient hardness values. At values of heating temperature more than 1400 ° С and duration of heat treatment for more than 8 minutes, coatings characterized by low adhesion are formed on the surface of titanium.
Примеры выполнения способа.Examples of the method.
Пример 1. Винтовую внутрикостную поверхность стержневого фиксатора для наружного чрезкостного остеосинтеза диаметром 4 мм и длиной 50 мм, изготовленного из технического титана марки ВТ1-0, подвергают абразивно-струйной обработке. Затем очищают от технологических загрязнений. Фиксатор размещают в термостойком контейнере на подкладке из графита, засыпают им со всех сторон и уплотняют путем установки крышки из термостойкого материала. Посредством индуктора контейнер нагревают при частоте тока 100±20 кГц, величине тока 3,3-3,5 кА, удельной электрической мощности 25 кВт/кг до температуры 1050-1100°С, затем выдерживают при данной температуре в течение 4-8 минут. Охлаждение контейнера вместе с фиксатором производится на воздухе.Example 1. The screw intraosseous surface of the core retainer for external transosseous osteosynthesis with a diameter of 4 mm and a length of 50 mm, made from technical titanium of the brand VT1-0, is subjected to abrasive blasting. Then cleaned of technological pollution. The latch is placed in a heat-resistant container on a lining of graphite, they fall asleep on all sides and sealed by installing a cover of heat-resistant material. By means of an inductor, the container is heated at a current frequency of 100 ± 20 kHz, a current of 3.3–3.5 kA, a specific electrical power of 25 kW / kg to a temperature of 1050–1100 ° C, then maintained at this temperature for 4–8 minutes. Cooling of the container together with the lock is made in air.
Пример 2. Заготовку для контактного датчика, изготовленную из технического титана ВТ 1-0, представляющую собой диск диаметром 14 мм и высотой 3 мм, предварительно очищенную от технологических загрязнений, помещали в контейнер, из термостойкого материала, на предварительно засыпанный графитовый порошок. Изделие засыпают графитом со всех сторон. Порошок уплотняют установкой крышки. Контейнер нагревают до 1300-1400°С индукционным методом, затем выдерживают при данной температуре в течение 8 минут. При нагреве соблюдают следующие электротехнологические режимы: частота тока на индукторе 100±20 кГц, величина тока 4,9-5,5 кА, удельная электрическая мощность 75 кВт/кг.Example 2. A blank for a contact sensor, made of technical titanium W 1-0, which is a disk with a diameter of 14 mm and a height of 3 mm, previously cleaned from process contaminants, was placed in a container made of heat-resistant material on a pre-filled graphite powder. The product is covered with graphite from all sides. The powder is compacted by installing the cap. The container is heated to 1300-1400 ° C by an induction method, then kept at this temperature for 8 minutes. When heating, the following electrotechnological modes are observed: the current frequency at the inductor is 100 ± 20 kHz, the current value is 4.9-5.5 kA, and the specific electric power is 75 kW / kg.
Для подтверждения формирования карбонитридных покрытий на поверхности технического титана в результате проведения индукционной химико-термической обработки были проведены исследования модифицированных образцов. В качестве экспериментальных основ использовались диски диаметром 14 мм и высотой 3 мм из титанового сплава ВТ1-0 с покрытиями, сформированными согласно предлагаемому способу (табл. 1). Исследование химического состава поверхности осуществлялось методом энергодисперсионного рентгенофлуоресцентного (погрешность концентраций ±0,5%). Твердость покрытий и модуль упругости оценивались методом наноиндентирования, с использованием тестера механических свойств NANOVEA Ergonomic Workstation при нагрузке на индентор, обеспечивающей его внедрение в поверхность на глубине около 150-200 нм (ГОСТ 8.748-2011, ISO 145771-2002).To confirm the formation of carbonitride coatings on the surface of technical titanium as a result of induction chemical-heat treatment, studies of modified samples were carried out. As experimental bases, disks with a diameter of 14 mm and a height of 3 mm from titanium alloy VT1-0 with coatings formed according to the proposed method (Table 1) were used. The study of the chemical composition of the surface was carried out by the method of energy dispersive X-ray fluorescence (concentration error ± 0.5%). The hardness of the coatings and the modulus of elasticity were evaluated by nanoindentation using the NANOVEA Ergonomic Workstation mechanical properties tester with a load on the indenter ensuring its penetration into the surface at a depth of about 150-200 nm (GOST 8.748-2011, ISO 145771-2002).
Согласно данным химического анализа, на титане в результате проведения химико-термической обработке согласно предложенному способу, формируются покрытия системы Ti-C-N. Микротвердость поверхности зависит от температуры и длительности химико-термической обработки. Наибольшей твердостью отличались покрытия, сформированные при 1250°С в течение 4-8 минут. Такие сверхтвердые покрытия характеризовались величиной Н=47,6±12,9 ГПа в сочетании с наибольшими параметрами индекса пластичности Н/Е=0,16 и сопротивления к хрупкому разрушению Н3/Е2=1,28 (табл. 2).According to the data of chemical analysis, on titanium as a result of chemical and thermal treatment according to the proposed method, coatings of the Ti-CN system are formed. The microhardness of the surface depends on the temperature and duration of the chemical-thermal treatment. The greatest hardness differed coating formed at 1250 ° C for 4-8 minutes. Such superhard coatings were characterized by the value H = 47.6 ± 12.9 GPa in combination with the highest parameters of the plasticity index H / E = 0.16 and resistance to brittle fracture H 3 / E 2 = 1.28 (Table 2).
Из полученных результатов следует, что предложенный способ позволяет формировать сверхтвердые покрытия системы Ti-C-N на техническом титане с помощью технологически более простого и производительного способа.From the obtained results, it follows that the proposed method allows the formation of superhard coatings of the Ti-C-N system on technical titanium using a technologically simpler and more productive method.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018147610A RU2690067C1 (en) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | Method of chemical-thermal hardening of small items from technical titanium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018147610A RU2690067C1 (en) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | Method of chemical-thermal hardening of small items from technical titanium |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2690067C1 true RU2690067C1 (en) | 2019-05-30 |
Family
ID=67037299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018147610A RU2690067C1 (en) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | Method of chemical-thermal hardening of small items from technical titanium |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2690067C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1742353A1 (en) * | 1990-03-26 | 1992-06-23 | Научно-исследовательский институт дальней радиосвязи | Method for strengthening titanium articles |
| RU2133298C1 (en) * | 1998-03-24 | 1999-07-20 | Комсомольское-на-Амуре авиационное производственное объединение | Medium for complex saturation of metal surface |
| RU2470090C1 (en) * | 2011-04-07 | 2012-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Method of applying titanium carbide-based coats on titanium alloys |
| US20120325373A1 (en) * | 2010-01-29 | 2012-12-27 | National University Corporation Kumamoto University | Method for treatment of metal surface, and surface-modified metal product |
-
2018
- 2018-12-28 RU RU2018147610A patent/RU2690067C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1742353A1 (en) * | 1990-03-26 | 1992-06-23 | Научно-исследовательский институт дальней радиосвязи | Method for strengthening titanium articles |
| RU2133298C1 (en) * | 1998-03-24 | 1999-07-20 | Комсомольское-на-Амуре авиационное производственное объединение | Medium for complex saturation of metal surface |
| US20120325373A1 (en) * | 2010-01-29 | 2012-12-27 | National University Corporation Kumamoto University | Method for treatment of metal surface, and surface-modified metal product |
| RU2470090C1 (en) * | 2011-04-07 | 2012-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Method of applying titanium carbide-based coats on titanium alloys |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lindner et al. | Surface hardening of FCC phase high-entropy alloy system by powder-pack boriding | |
| Kulka | Trends in thermochemical techniques of boriding | |
| US4793871A (en) | Method of improving surface wear qualities of metal components | |
| BG86484A (en) | METHOD FOR MANUFACTURING CERAMIC COMPOSITE TABLES AND PRODUCTS OBTAINED THEREFORE | |
| JP2001511106A (en) | 312 Surface treatment of ternary ceramic material and its product | |
| KR101849997B1 (en) | Methods for coating surface of iron-based alloy and products with high hardness and low friction manufactured thereby | |
| Mu et al. | The Kinetics and Dry‐Sliding Wear Properties of Boronized Gray Cast Iron | |
| Asthana et al. | Wear and surface characterization of boronized pure iron | |
| EP0010484A1 (en) | Improvement in the chromising of steel in the gaseous phase | |
| Ma et al. | Influence of Cu content on the microstructure and mechanical property of Ti3SiC2/Cu composites | |
| RU2690067C1 (en) | Method of chemical-thermal hardening of small items from technical titanium | |
| JPWO2011092998A1 (en) | Metal surface treatment method and surface-modified metal products | |
| Xie et al. | Effects and mechanisms of an alternating current field on pack boriding | |
| Calik et al. | Effect of interrupted boriding on microstructure and mechanical properties of 16MnCr5 steels | |
| JP6321982B2 (en) | Method for surface treatment of metal material | |
| CN100359039C (en) | Metallization method and improved products manufactured using the method | |
| Raza et al. | Carburising of low-carbon steel using carbon black nanoparticles | |
| Karimoto et al. | Simultaneous boronizing and carburizing of titanium via spark plasma sintering | |
| Xie et al. | A novel approach to achieve thick single phase Fe2B coating by alternating current field enhanced pack boriding | |
| RU2736246C1 (en) | Method for hardening of ultrafine hard alloy by nitration | |
| Zhang et al. | Evaluation of microstructure and wear properties of Ti-6Al-4V alloy plasma carbonized at different temperatures | |
| JP2002275526A (en) | Steel material manufacturing method | |
| CA2998048A1 (en) | Boronizing powder compositions for improved boride layer quality in oil country tubular goods and other metal articles | |
| RU2415965C2 (en) | Procedure for plasma boriding | |
| JP4641091B2 (en) | Method of forming carbonitride layer on metal material surface and titanium-based metal material having carbonitride layer on surface |