SU1721103A1 - Process for thermal and chemical treatment of precision parts - Google Patents
Process for thermal and chemical treatment of precision parts Download PDFInfo
- Publication number
- SU1721103A1 SU1721103A1 SU904814453A SU4814453A SU1721103A1 SU 1721103 A1 SU1721103 A1 SU 1721103A1 SU 904814453 A SU904814453 A SU 904814453A SU 4814453 A SU4814453 A SU 4814453A SU 1721103 A1 SU1721103 A1 SU 1721103A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- plunger
- minutes
- melt
- precision parts
- layer
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000000126 substance Substances 0.000 title abstract description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 8
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 2
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 8
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 abstract description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 26
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 13
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 11
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 8
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 6
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 4
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000604 Ferrochrome Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 description 2
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 2
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 description 2
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 description 2
- OTNVGWMVOULBFZ-UHFFFAOYSA-N sodium;hydrochloride Chemical compound [Na].Cl OTNVGWMVOULBFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000012549 training Methods 0.000 description 2
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminium flouride Chemical compound F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 description 1
- MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N Ferrous sulfide Chemical class [Fe]=S MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100029540 Structural maintenance of chromosomes protein 2 Human genes 0.000 description 1
- 101710117946 Structural maintenance of chromosomes protein 2 Proteins 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- -1 borides Chemical class 0.000 description 1
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001642 boronic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000000866 electrolytic etching Methods 0.000 description 1
- 238000009661 fatigue test Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N sodium sulfide (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[S-2] GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- 238000006277 sulfonation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к химико-термической обработке стальных изделии и может быть использовано дл восстановлени и упрочнени прецизионных деталей, преимущественно плунжеров топливных дизелей . Целью изобретени вл етс снижение деформации и усталостного изнашивани . Плунжер очищают, на его нижнюю часть крест-п тка нанос т суспензию из металлического порошка и жидкого стекла, высушивают , помещают в борирующий расплав, состо щий из боратного шлака, нагретого до 950°С, выдерживают в нем 10 мин, при этом верхнюю часть плунжера охлаждают циркулирующей водой. По окончании бори- ровани плунжер охлаждают и подвергают низкому отпуску, совмещенному с сульфо- борированием в течение не менее 60 мин. Применение способа позвол ет снизить деформацию и усталостное изнашивание прецизионных деталей. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл. ел GThe invention relates to the chemical and heat treatment of steel products and can be used to restore and strengthen precision parts, mainly plungers of diesel fuel engines. The aim of the invention is to reduce deformation and fatigue wear. The plunger is cleaned, a slurry of metal powder and liquid glass is applied to its lower part cross-pt, dried, placed in a borating melt consisting of borate slag heated to 950 ° C, and kept there for 10 minutes the upper part of the plunger is cooled with circulating water. At the end of boring, the plunger is cooled and subjected to low tempering combined with sulphurisation for at least 60 minutes. The application of the method allows to reduce the deformation and fatigue wear of precision parts. 1 hp f-ly, 3 ill., 2 tab. ate G
Description
Изобретение относитс к химико-термической обработке стальных изделий и может быть использовано дл восстановлени и упрочнени прецизионных деталей, преимущественно плунжеров топливных насосов дизелей.The invention relates to the chemical heat treatment of steel products and can be used to restore and strengthen precision parts, preferably plungers of diesel fuel pumps.
Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ химико-термической обработки прецизионных деталей - борирование.The closest to the present invention is the method of chemical heat treatment of precision parts — boronation.
Однако борирование прецизионных деталей известным способом св зано с существенными трудност ми. Проведение процесса при высокой температуре расплава приводит к деформации деталей, последующа термообработка не снимает полностью остаточные напр жени и приводит к по влению на поверхности микротрещин , что обусловливает повышенное усталостное изнашивание участков плунжеров , работающих в услови х ударно-циклических нагрузок.However, boring precision parts in a known manner is associated with significant difficulties. Carrying out the process at a high temperature of the melt leads to deformation of the parts, subsequent heat treatment does not relieve completely residual stresses and leads to the appearance of microcracks on the surface, which leads to increased fatigue wear on the areas of the plungers operating under shock cyclic loads.
Целью изобретени вл етс снижение деформации и усталостного изнашивани при химико-термической обработке прецизионных деталей.The aim of the invention is to reduce deformation and fatigue wear during the chemical-heat treatment of precision parts.
Согласно способу химико-термической обработки, включающему очистку поверхности , нагрев в борсодержащем расплаве до 950°С, выдержку в нем. последующую термообработку - нормализаци и изотермическа закалка, перед нагревом в расплаве на нижнюю область плунжера крест-п тка нанос т суспензию из металлического порошка и жидкого стекла и высушивают , после чего ее помещают в расплав на 10 мин, при этом верхнюю область плунжера охлаждают, а последующую термообработку , низкий отпуск провод т одновременно с сульфоборированием не менее 60 мин. Кроме того, в качестве расVJAccording to the method of chemical heat treatment, including cleaning the surface, heating in boron-containing melt to 950 ° C, holding it. subsequent heat treatment — normalization and isothermal quenching, before being heated in the melt, the lower region of the cross-plunger is suspended from metal powder and water glass and dried, after which it is placed in the melt for 10 minutes, while the upper region of the plunger is cooled, subsequent heat treatment, low tempering is carried out simultaneously with sulfoborination for at least 60 minutes. In addition, as an extension
ГОGO
о соabout with
плава используют синтетический боратный шлак.melt using synthetic borate slag.
На фиг.1 представлена схема осуществлени предлагаемого способа; на фиг.2 и 3 - графики, по сн ющие способ.Figure 1 shows the implementation of the proposed method; 2 and 3 are graphs explaining the method.
Способ осуществл етс следующим образом .The method is carried out as follows.
На нижнюю область плунжера, крест- п тка, очищенную от гр зи, нанос т слой 1 суспензии - 70% порошка FeCr, 30% порошка бронзы и 6% от объема металлического порошка жидкого натриевого стекла толщиной 1,4 мм (фиг.1) и помещают в шкаф сушильный, где нагревают до 180°С в течение 45 мин. После чего нижнюю область 2 плунжера помещают в ванну с расплавом синтетического боратного шлака, имеющей 950°С,и выдерживают в течение 10 мин, верхнюю область 3 плунжера при этом охлаждают в захвате.A slurry layer 1 is applied to the lower area of the plunger, a cross made of dirt, 70% of FeCr powder, 30% of bronze powder and 6% of the volume of metal powder of liquid sodium glass with a thickness of 1.4 mm (figure 1). and placed in a drying cabinet, where it is heated to 180 ° C for 45 minutes. After that, the lower region 2 of the plunger is placed in a bath of molten synthetic borate slag, having 950 ° C, and maintained for 10 minutes, the upper region 3 of the plunger is cooled in the grip.
Охлаждение провод т циркулирующей водой 20°С, которую направл ют под давлением 2 кг/см2 в захват, изготовленный из плавленного муллита (температура начала деформации под нагрузкой 2 кг/см2 1700°С).The cooling is carried out with circulating water of 20 ° C, which is directed under a pressure of 2 kg / cm2 into a gripper made of fused mullite (the temperature of the onset of deformation under a load of 2 kg / cm2 1700 ° C).
Нагревание провод т до температуры, превышающей температуру солидуса наносимого сло и ниже температуры солидуса материала прецизионных деталей 950°С. Использование в качестве расплава синтетического боратного шлака, который в сочетании с натриевым жидким стеклом активно участвует в процессе распылени металлических порошков и составл ющих элементов стали, позвол ет образовывать износостойкий слой на металлической подложке с низкой пористостью и высокой прочностью сцеплени с основой.The heating is carried out to a temperature exceeding the solidus temperature of the applied layer and below the solidus temperature of the material of the precision parts to 950 ° C. The use of synthetic borate slag as a melt, which in combination with sodium liquid glass is actively involved in the spraying of metal powders and the constituent elements of steel, makes it possible to form a wear-resistant layer on a metal substrate with low porosity and high bond strength with the substrate.
Твердость получаемого сло по Виккер- су (HV) замер ют через каждые 1,5 мин выдержки в расплаве (после охлаждени на воздухе до 20°С). Как видно из полученных результатов (фиг.2),уже после 10 мин образовываетс слой с твердостью 900...930 HV. Дальнейша выдержка в расплаве на.изменение твердости не вли ет (фиг.2). The hardness of the obtained layer according to Vikkers (HV) is measured every 1.5 minutes of melt aging (after cooling in air to 20 ° C). As can be seen from the obtained results (Fig. 2), already after 10 minutes a layer with a hardness of 900 ... 930 HV is formed. Further melt aging does not affect the change in hardness (Fig. 2).
После 10 мин выдержки в расплаве плунжер извлекают и выдерживают на воздухе до 145...150°С. Затем отдел ют шлак и последующую термообработку (низкий отпуск ) провод т с одновременным упрочнением , сульфобррированием в сол ной ванне следующего состава, мас.%: вода 40...42; едкий натр 42...44; сернистый натрий 1,5...2,5; серноватисто-кислый натрий 1...2; бура 6,5...7,5; борна кислота 5...6 и выдерживают при 150°С не менее 60 мин.After 10 minutes of melt aging, the plunger is removed and held in air up to 145 ... 150 ° C. Then the slag is separated and the subsequent heat treatment (low tempering) is carried out with simultaneous hardening, by sulfobriting in a salt bath of the following composition, wt%: water 40 ... 42; caustic soda 42 ... 44; sodium sulphide 1.5 ... 2.5; sodium hydrochloric acid 1 ... 2; borax 6.5 ... 7.5; boric acid 5 ... 6 and maintained at 150 ° C for at least 60 minutes.
Проведенные испытани показали, что полное насыщение поверхностных слоевThe tests carried out showed that the complete saturation of the surface layers
образцов химическими соединени ми с образованием равномерного диффузионного сло до 100 мкм по глубине с микротвердостью 14000...14500 МПа происходит послеsamples by chemical compounds with the formation of a uniform diffusion layer up to 100 µm in depth with a microhardness of 14000 ... 14500 MPa occurs after
50...60 мин выдержки (фиг.З). Дальнейша выдержка в сол ном растворе на микротвердость получаемого диффузионного сло не вли ет.50 ... 60 min exposure (fig.Z). Further exposure in the salt solution does not affect the microhardness of the resulting diffusion layer.
Процесс сульфоборировани , совме0 щенный с низким отпуском, позвол ет сн ть остаточные поверхностные напр жени и исключить микротрещины в области высокотемпературного нагрева, получить слой, снижающий момент трени и интенсив5 ность износа прецизионных деталей.The process of sulfoborizing, combined with a low tempering, makes it possible to remove residual surface stresses and eliminate microcracks in the area of high-temperature heating, to obtain a layer that reduces the moment of friction and the intensity of wear of precision parts.
Как известно, плунжерные пары имеют в своем сопр жении малый зазор (0,6...2 мкм), что обуславливает высокую их чувствительность к загр знению дизельного топли0 ва твердыми частицами, которые вызывают усиленный абразивный износ деталей плунжерной пары и быстрый выход их из стро . Указанный состав ванны дл сульфоборировани плунжерных пар позвол ет пол5 учить равномерный диффузионный слой. Получаема твердость в 1,2...1,3 раза выше твердости основного абразива - кварца, который изнашивает верхнюю (фиг.1) часть плунжера, тем самым увеличиваетс изно0 состойкость плунжерных пар в услови х абразивного износа.As is known, plunger pairs have in their mating a small gap (0.6 ... 2 μm), which causes their high sensitivity to diesel fuel contamination by solid particles, which cause increased abrasive wear of plunger parts and their quick exit from build The above composition of the plunger pairs sulfoboarding bath allows the floor5 to form a uniform diffusion layer. The resulting hardness is 1.2 ... 1.3 times higher than the hardness of the primary abrasive - quartz, which wears the upper part (Fig. 1) of the plunger, thereby increasing the wear resistance of the plunger pairs under the conditions of abrasive wear.
Однако анализ надежности распределительных топливных насосов типа НД/21, НД/22 показал, что повышенна циклич5 ность работы деталей привода плунжера (кулачковый вал и его соединение с ведущей конической шестерней, нижн тарелка пружины толкател плунжера, кронштейн промежуточной шестерни в сборе,However, an analysis of the reliability of distribution fuel pumps of the type ND / 21, ND / 22 showed that the increased cyclical operation of the plunger drive parts (the camshaft and its connection with the leading bevel gear, the lower spring plate of the plunger pusher, the intermediate gear bracket assembly,
0 толкатель плунжера в сборе, крест-п тка плунжера типа НД), более высокие знакопеременные динамические нагрузки, действующие в этих детал х по сравнению с многоплунжерными р дными насосами,0 plunger pusher assembly, cross-pc plunger type ND), higher alternating dynamic loads acting in these parts as compared to multi-plunger regular pumps,
5 привод т к повышенным износам и ухудшению характеристик топливоподачи насосов. Износ деталей привода может привести к уменьшению активного хода плунжера на 1,5...2,0 мм, что вызывает снижение подачи5 leads to increased wear and deterioration of the pump fuel delivery characteristics. Worn parts of the drive can lead to a decrease in the active stroke of the plunger by 1.5 ... 2.0 mm, which causes a reduction in feed
0 топлива на пусковом режиме и ресурса насоса на 25...30%, увеличение угла начала подачи по кулачковому валу на 3,5...4,0° и запаздывание подачи топлива в цилиндры дизел на 7...8 град по углу поворота колен5 чатого вала, снижение мощности дизел на 5% и увеличение удельного расхода топлива более чем на 10%.0 fuel at start-up mode and pump life by 25 ... 30%, increase in feed start angle on the camshaft by 3.5 ... 4.0 ° and delay in supplying diesel to the cylinders by 7 ... 8 degrees in the corner turning the knee 5 of the shaft, reducing diesel power by 5% and increasing the specific fuel consumption by more than 10%.
Таким образом, предлагаемый комбинированный способ упрочнени позвол ет повысить износостойкость не только поверхности верхней части плунжера (абразивный износ), но и нижней области плунжера распределительного типа НД (усталостное изнашивание).Thus, the proposed combined hardening method allows to increase the wear resistance not only of the surface of the upper part of the plunger (abrasive wear), but also of the lower area of the plunger of the ND type (fatigue wear).
Пример 1. Дл определени изменени размеров и формы деталей изготовлены типовые образцы из стали 25Х5МА, имитирующие плунжеры распределительного типа НД 0 9,0 мм; В 78,0 мм. Шероховатость поверхности образцов до испытаний составл ет Rd 0,040, некруглость - не более 0,2 мкм. нецилиндричность - не более 0,6 мкм.Example 1. To determine the change in the size and shape of parts, typical samples were made of steel 25X5MA, imitating plunger of distribution type ND 0 9.0 mm; 78.0 mm. The surface roughness of the samples before testing is Rd 0.040, the non-roundness is no more than 0.2 microns. non-cylindrical - no more than 0.6 microns.
Образцы, тщательно очищенные от гр зи , помещают в расплав технического карбида бора зернистостью 120...200 мкм (№ 8-16), имеющего температуру 950°С, и выдерживают в течение 3.5 ч. В качестве активатора используют фтористый технический алюминий по ГОСТу. Затем детали подвергают нормализации и изотермической закалке от 850°С в ванне с температурой 350°С и выдерживают там в течение 1,5 ч (процесс борировани ).Samples, thoroughly cleaned of dirt, are placed in a melt of technical boron carbide with a grain size of 120 ... 200 µm (No. 8-16) having a temperature of 950 ° C, and kept for 3.5 hours. Technical fluoride aluminum according to GOST is used as an activator . The parts are then subjected to normalization and isothermal hardening from 850 ° C in a bath with a temperature of 350 ° C and maintained there for 1.5 hours (the boronization process).
Другие образцы обрабатывают следующим образом. На один из торцов образца нанос т суспензию из 70% порошка FeCr (Ф0650 ГОСТ 4757-70), 30% порошка бронзы (Бр ОФ10-1 ОСТ 1.90054-72) и 6% от объема металлического порошка жидкого натриевого стекла (ГОСТ 13078-81). Затем помещают в сушильный шкаф (марка LP- 306 фирмы Labar MIM), где выдерживают в течение 45 мин при 180°С. После чего часть образца, торец которого обмазан суспензией , на 20 мм помещают в ванну с расплавом синтетического боратного шлака (АН-Ш1 ТУ 21 УССР 5-77 основности, В 0.35), имеющего температуру 950°С, и выдерживают в течение 10 мин. Верхнюю часть образца при этом охлаждают циркулирующей водой 20°С, направл емую под давлением 2 кг/см2 в захват.Other samples are treated as follows. A suspension of 70% of FeCr powder (Ф0650 GOST 4757-70), 30% of bronze powder (Br ОФ10-1 ОСТ 1.90054-72) and 6% of the volume of metallic powder of liquid sodium glass (GOST 13078-81 ). Then placed in a drying oven (grade LP-306 of the company Labar MIM), where it is kept for 45 minutes at 180 ° C. After that, a part of the sample, the end of which is coated with a suspension, is placed 20 mm in a bath of molten synthetic borate slag (AN-Ш1 TU 21 SSR 5-77 basicity, B 0.35), having a temperature of 950 ° C, and held for 10 minutes. At the same time, the upper part of the sample is cooled with circulating water of 20 ° C, directed under a pressure of 2 kg / cm2 into the grip.
Твёрдость получаемого сло в расплаве замер ют через каждые 1,5 мин выдержки. Как видно из результатов (фиг.2), уже после дес той минуты образовываетс слой 900...930 HV. Дальнейша выдержка в расплаве на изменение твердости не вли ет. По окончании данной термообработки образцы выдерживают на воздухе до 145...150°С и после отделени шлака помещают дл последующей термообработки (низкий отпуск) в сол ную ванну следующего состава, мас.%: вода 40...42; едкий натр 42...44; зернистый натрий 1,5...2,5; серноватисто-кислый натрий 1...2; бура 6,5...7.5; борна кислота 5...6.The hardness of the resulting layer in the melt is measured every 1.5 minutes of exposure. As can be seen from the results (Fig. 2), already after the tenth minute a layer 900 ... 930 HV is formed. Further melt aging does not affect the change in hardness. At the end of this heat treatment, the samples are kept in air up to 145 ... 150 ° C and after slag separation is placed for subsequent heat treatment (low tempering) in a salt bath of the following composition, wt.%: Water 40 ... 42; caustic soda 42 ... 44; granular sodium 1.5 ... 2.5; sodium hydrochloric acid 1 ... 2; Borax 6.5 ... 7.5; boric acid 5 ... 6.
Процесс осуществл ют при 150°С в течение 60 мин. Испытани показали, что полное насыщение поверхностных слоев образцов при сульфоборировании химическими соединени ми с образованием равномерного диффузионного сло до 100 5 мкм по глубине с микротвердостью 14000...14500 МПа происходит после 50..,60 мин выдержки (фиг.З). Дальнейша выдержка в сол ном растворе на микротвердость получаемого диффузионного сло не вли ет.The process is carried out at 150 ° C for 60 minutes. Tests have shown that the full saturation of the surface layers of the samples during sulfoboring by chemical compounds with the formation of a uniform diffusion layer up to 100 5 microns in depth with a microhardness of 14,000 ... 14,500 MPa occurs after 50 .., 60 minutes exposure (Fig. 3). Further exposure in the salt solution does not affect the microhardness of the resulting diffusion layer.
0 Изменение геометрических параметров0 Change geometric parameters
до и после обработки контролируют профилографом-профилрметром модели ВЭИ201 завода Калибр, приборомBefore and after processing, they are monitored with a VE201 model profilograph-profilmeter of the Caliber plant, with an instrument
.. Тэлисерф-4, прибором фирмы Тейлор.. Taliserf-4, the device company Taylor
5 Гобсон.5 Hobson.
Результаты испытаний представлены в табл.1, где представлены данные измене- - ни геометрических параметров стальных образцов до и после обработки.The test results are presented in Table 1, where the data on the changes in the geometric parameters of steel samples before and after processing are presented.
0 Как видно из полученных данных, геометрические параметры образцов, обработанных предлагаемым способом, практически не измен ютс , в то врем как у бррированных отклонение нецилиндрич5 ности составл ет 18..26 мкм, некруглости - 0,7...1,0 мкм.0 As can be seen from the obtained data, the geometrical parameters of the samples processed by the proposed method are practically unchanged, while the non-cylindrical deviations of the cylinders are 18..26 µm, the non-roundness is 0.7 ... 1.0 µm.
П р и м е р 2. Определение остаточных напр жений в поверхностных сло х провод т методом измерени деформации стерж0 н диаметром 9,0 мм и длиной 78,0 мм, возникающей в результате одностороннего сн ти поверхностных слоев металлов путем электролитического травлени .EXAMPLE 2 The determination of residual stresses in the surface layers is carried out by measuring the deformation of a rod with a diameter of 9.0 mm and a length of 78.0 mm, resulting from the unilateral removal of the surface layers of metals by electrolytic etching.
Измерение деформации производ тThe strain measurement is performed
5 тензометрическими датчиками сопротивлени типа ФКП-20-200, наклеенными непосредственно на испытуемый образец вдоль его оси. Полукольцевую поверхность осевой линии наклеенного датчика предохран ют5 strain gauge resistance sensors FKP-20-200, glued directly onto the test sample along its axis. The semi-annular surface of the centerline of the pasted sensor is protected
0 от травлени . Травление производ т в электролите из 50г NaCI и 100 г ZnSOs на f л дистиллированной воды при плотности тока 5 А/дм . Зна скорость травлени и показани прибора, т.е. толщину сн того сло и0 from pickling. Etching is performed in an electrolyte of 50 g of NaCI and 100 g of ZnSOs per f l of distilled water at a current density of 5 A / dm. Know the etching rate and instrument readings, i.e. thickness of the layer
5 величину деформации е , по формуле подсчитывают остаточные напр жени 5 The magnitude of the deformation e, the residual stresses are calculated by the formula
а°СТ 2().,A4 1Г( a ° ST 2 ()., A4 1G (
Р-и|(50-Т(P & | (50-T (
0 зд + Е/Ао- азг л -, 0 here + E / Aozg l -,
где Оост - остаточные напр жени ;where Oost is residual stresses;
Е - модуль нормальной упругости FeB, принимаемый S-IO4 кг/мм2;E is the modulus of normal elasticity of FeB taken by S-IO4 kg / mm2;
г - радиус стержн ; di - суммарна толщина стравленного сло ;r is the radius of the rod; di is the total thickness of the etched layer;
Yep смещение центра т жести сечени от оси после удалени сло ;Yep offset the center of gravity of the section from the axis after removing the layer;
5five
- момент энерции стержн после отравлени сло толщиной 5|; - moment of energy of the rod after poisoning a layer 5 | thick;
1(5|)- рассто ние от центра т жести до нижнего волокна после отравлени сло толщиной д;1 (5 |) is the distance from the center of gravity to the lower fiber after poisoning a layer of thickness d;
РФ - площадь сечени после стравливани сло толщиной д ;RF is the section area after the layer has been etched with thickness d;
А - плотность тока; е - деформаци стержн .And - current density; e - rod deformation.
Производные подсчитывают на основании экспериментальных данных. Испытанию подвергают борированные и образцы, обработанные предлагаемым химико-термическим способом.Derivatives are calculated based on experimental data. The test is subjected to borated and samples treated with the proposed chemical-thermal method.
В табл.2 представлены, результаты определени остаточных напр жений и испытаний на усталость при изгибе с вращением стальных образцов.Table 2 presents the results of the determination of residual stresses and bending fatigue tests with the rotation of steel specimens.
Как видно, остаточные напр жени образцов , прошедших низкий отпуск сульфо- борированием. в 2,0...2,2 раза меньше, чем у борированных, которые имеют последующую нормализацию и изотермическую закалку .As can be seen, the residual voltages of the samples that underwent low tempering by sulfonation. 2.0 ... 2.2 times less than that of borated ones, which have subsequent normalization and isothermal hardening.
Параллельно с исследовани ми по определению остаточных напр жений провод т усталостно-износные испытани цилиндрических образцов из стали ШХ15на машине типа НУ (3000 об/мин), нагружение которых осуществл ют по схеме чистого изгиба при вращении. Предел выносливости образцов, обработанных предлагаемым способом на базе первых 107 циклов нагру- жени , составл ет 130 МПа. При повторном нагружении у борированных образцов, прошедших 104 циклов нагружени при напр жении 280 МПа, после электрополировани поверхности обнаружены усталостные трещины длиной (по поверхности образца) 7...9 мкм и глубиной 10,..24 мкм. На сульфо- борированном покрытии напр жение не из- менилось и усталостные трещины отсутствуют (табл.2).In parallel with studies to determine the residual stresses, wear-wear tests of cylindrical specimens of steel SHKh15 on an NU machine (3000 rpm) are carried out, the loading of which is carried out according to the scheme of pure bending during rotation. The endurance limit of the samples treated by the proposed method based on the first 107 loading cycles is 130 MPa. Upon repeated loading, boron specimens that have undergone 104 loading cycles under a stress of 280 MPa, after electropolishing the surface, fatigue cracks with a length (along the surface of the specimen) of 7 ... 9 µm and a depth of 10 .. 24 µm were detected. The stress did not change on the sulphate-coated coating and fatigue cracks were absent (Table 2).
Пример 3. Дл определени момента трени и предельной нагрузки схватывани провод т испытани на машине трени СМЦ-2 по схеме диск-колодка. Материалом дл образцов служит сталь 25Х5МА. Исследуют борированные и сульфоборированные поверхностные диффузионные слои. Испытание осуществл ют в течение 6 ч при удельном давлении 1.5 МПа, частоте вращени диска 1000 об/мин и относительной скорости скольжени 2,618 м/с. Смазывающей жидкостью вл етс дизтопливо марки ДЛ (ГОСТ308-80) в зкостью 6 сСт. которое подают в зону трени по 30...40 капель в одну минуту.Example 3. In order to determine the moment of friction and the maximum load of the setting, tests were performed on the friction machine SMC-2 according to the disk-drive scheme. The material for the samples is steel 25X5MA. Investigate borated and sulboboric surface diffusion layers. The test was carried out for 6 hours at a specific pressure of 1.5 MPa, a disk rotation frequency of 1000 rpm and a relative sliding speed of 2.618 m / s. The lubricating fluid is DL (GOST 308-80) diesel fuel with a viscosity of 6 cSt. which is served in the friction zone at 30 ... 40 drops in one minute.
Момент трени фиксировали в начальный период через 3...5 минут, затем через 15 минут и далее через 30 минут работы. В результате испытаний было установлено,The moment of training was recorded in the initial period after 3 ... 5 minutes, then after 15 minutes and then after 30 minutes of work. As a result of the test it was found
что момент трени сульфоборированных образцов в 1,6 раза меньше момента трени борированных и установилс уже через 0,5.,.0,6 часов после начала испытаний. Методика испытани образцов на зае0 дание предусматривала установлени предельной нагрузки/при которой происходило схватывание трущихс поверхностей. По скачкообразному росту величины момента трени вы вл ли зависимость ее от нагруз5 ки схватывани .that the moment of friction of sulfoborized samples is 1.6 times less than the moment of training of fins and was established after 0.5., .6 hours after the start of the test. The test procedure for the specimens envisaged the establishment of a maximum load (at which the rubbing surfaces set. By a spasmodic increase in the magnitude of the moment of friction, its dependence on the setting load was revealed.
Испытани показали, что схватывание борированных образцов наступает значительно быстрее при нагрузке 0,6 кН, у сульфоборированных - при нагрузке 1,4 кН.Tests have shown that the setting of borated specimens occurs much faster with a load of 0.6 kN, with sulfoborized ones with a load of 1.4 kN.
0 Отсутствие деформации и микротрещин , малые остаточные напр жени и низкий момент трени , высока предельна нагрузка схватывани поверхностей трени - наиболее достоверные параметры, пока5 зывающие сопротивление, обработанной предлагаемым способом, поверхности усталостному изнашиванию.0 No deformation and microcracks, low residual stresses and a low friction moment, a high limit load of the friction surfaces setting is the most reliable parameters that show the resistance, processed by the proposed method, to fatigue wear.
Приведенные данные подтверждаютс актами испытаний, приложенные в предыд.These data are confirmed by the test certificates attached to the previous report.
0 за вке.0 for vke.
Были проведены рентгеноструктурный и металлографический анализы диффузионного поверхностного сло после сульфобо- рировани .X-ray diffraction and metallographic analyzes of the diffusion surface layer were carried out after sulfoborurization.
5 Рентгеноструктурными исследовани ми установлено, что получаемый в процессе сульфоборировани слой состоит из сульфидов железа, боридов, боратов и интерметал- лидов FeB, имеющих высокие5 X-ray structural studies have established that the layer obtained in the process of sulfoboring is composed of iron sulphides, borides, borates and intermetallic compounds of FeB, which have high
0 физико-механические свойства.0 physico-mechanical properties.
Результатами металлографического анализа и послойного замера микротвердости сульфоборированного сло было установлено , что покрытие имеет наBy the results of metallographic analysis and layer-by-layer measurement of the microhardness of the sulfoborized layer, it was found that the coating has
5 поверхности сульфидный слой - 0,2...0,5 мкм с микротвердостью 3000 МПа и подслой до 100 мкм с микротвердостью 14000...14500 МПа. Полученный диффузионный слой за счет сульфидов снижает коэф0 фициент трени , а за Счет подсло высокой твердости (в 1,2...1,4 раза выше серийных плунжеров) - повышает износостойкость прецизионных деталей в услови х гидроабразивного изнашивани .5 surfaces the sulfide layer is 0.2 ... 0.5 μm with a microhardness of 3000 MPa and a sublayer up to 100 μm with a microhardness of 14000 ... 14500 MPa. The resulting diffusion layer at the expense of sulphides reduces the coefficient of friction, and at the expense of a sublayer of high hardness (1.2 ... 1.4 times higher than serial plungers) - increases the wear resistance of precision parts under conditions of hydroabrasive wear.
5 Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с известными снижение деформации поверхностных слоев за счет недлительного локального нагрева и сохранение исходных геометрических параметров, что позвол ет исключить последующую мехобработку поверхностей трени , получение необходимого сло на поверхности крест-п тка плунжера дл восстановлени изношенных участков, возможность образовани поверхности трени без микротрещин и остаточных напр жений , с низким коэффициентом трени и высокой нагрузкой схватывани , что значительно снижает усталостное изнашивание прецизионных деталей, работающих в услови х ударно-циклических нагрузок и гидроабразивного износа.5 Using the proposed method, compared with the known, reduces the deformation of the surface layers due to non-durable local heating and preservation of the original geometrical parameters, which eliminates the subsequent machining of the friction surfaces, obtaining the necessary layer on the cross-punk plunger surface to restore worn areas, the possibility of friction surfaces without microcracks and residual stresses, with low friction coefficient and high setting load, h about significantly reduces fatigue wear precision parts, working in conditions of shock loads and cyclic-hydro-wear.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU904814453A SU1721103A1 (en) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | Process for thermal and chemical treatment of precision parts |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU904814453A SU1721103A1 (en) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | Process for thermal and chemical treatment of precision parts |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1721103A1 true SU1721103A1 (en) | 1992-03-23 |
Family
ID=21508405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU904814453A SU1721103A1 (en) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | Process for thermal and chemical treatment of precision parts |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1721103A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2602217C2 (en) * | 2014-11-05 | 2016-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Байкальский институт природопользования Сибирского отделения Российской академии наук (ФГБУН БИП СО РАН) | Method for boriding parts from iron-carbon alloys |
-
1990
- 1990-03-06 SU SU904814453A patent/SU1721103A1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Обзорна информаци , сер. Производство и технологи - М.: ЦНИИТЭЙ тракто- росельхозмаш, 1973, с.8. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2602217C2 (en) * | 2014-11-05 | 2016-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Байкальский институт природопользования Сибирского отделения Российской академии наук (ФГБУН БИП СО РАН) | Method for boriding parts from iron-carbon alloys |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| He et al. | Microstructure and corrosion behaviours of composite coatings on S355 offshore steel prepared by laser cladding combined with micro-arc oxidation | |
| Cotell et al. | Surface engineering | |
| Moustafa | Wear and wear mechanisms of Al-22% Si/A12O3f composite | |
| Yin et al. | Tool wear and its effect on the surface integrity and fatigue behavior in high-speed ultrasonic peening milling of Inconel 718 | |
| CN107312995B (en) | A kind of abrasion of inner hole of bearing seat remanufactures spray repair method | |
| CN108018589A (en) | The preparation method of alloy sample surface wear-resistant protecting layer | |
| CN1504584A (en) | Laser Toughening Method of Interface Between Metal Substrate and Coating Layer | |
| SU1721103A1 (en) | Process for thermal and chemical treatment of precision parts | |
| Wang et al. | Effect of water in oil emulsion on the surface quality of Inconel 718 alloy during coupling electrical pulse and ultrasonic treatment | |
| CN106978581A (en) | A kind of boron cast-iron cylinder jacket scrapes carbocyclic ring coating and its preparation and spraying method | |
| Vityaz’ et al. | Peculiarities of triboformation of wear-resistant layers on the surface of a MAO-coating modified by fullerenes | |
| CN113997011A (en) | Method for inhibiting corrosion damage of elliptical bush bearing of steam turbine | |
| RU2060300C1 (en) | Method for friction-mechanical application of antifriction coating | |
| RU2427457C1 (en) | Method of reconditioning parts from aluminium and its alloys | |
| RU2780616C1 (en) | Method for application of heat-proof wear-resistant coating on cast iron and steel parts | |
| Popov et al. | Properties of ceramic coatings in engine cylinder liners restoration using combined technology | |
| Shirzadov et al. | RESEARCHING THE TRIBOLOGICAL PROPERTIESOF THE MODIFIED SURFACES TREATED VIA THE REMELTING UNDER THE HIGH FREQUENCE MAGNETIC FIELD | |
| Terleeva et al. | Strength characteristics of 2024 aluminum alloy substrate with plasma electrolytic oxidation coatings | |
| Kolomeichenko et al. | Properties of coatings formed by plasma electrolytic oxidation on plastically deformed aluminum alloy AO3-7 | |
| Sousa et al. | Effect of Laser Remelting on Tribological Performance of Ni-Cr-B-Si Coatings Deposited by Laser Metal Deposition | |
| JPS643951B2 (en) | ||
| Zengcuan et al. | Indastry application of the coatings on the bearing bush by electro spark alloying technology | |
| RU2090630C1 (en) | Method of treating working surface of piston rings | |
| SU1747511A1 (en) | Method of hardening plunger-and-sleeve pairs of diesel engine fuel pumps | |
| SU905324A1 (en) | Method for treating titanium alloy products |