HRP20000916A2 - Duplex process for diffusional creation of solid carbide layers on metal materials - Google Patents
Duplex process for diffusional creation of solid carbide layers on metal materials Download PDFInfo
- Publication number
- HRP20000916A2 HRP20000916A2 HR20000916A HRP20000916A HRP20000916A2 HR P20000916 A2 HRP20000916 A2 HR P20000916A2 HR 20000916 A HR20000916 A HR 20000916A HR P20000916 A HRP20000916 A HR P20000916A HR P20000916 A2 HRP20000916 A2 HR P20000916A2
- Authority
- HR
- Croatia
- Prior art keywords
- carbide
- carbon
- carbide layer
- layer
- formation
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 63
- 239000007769 metal material Substances 0.000 title claims description 24
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 49
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 48
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 40
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 36
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 21
- 238000005255 carburizing Methods 0.000 claims description 16
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims 2
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 claims 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 67
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L barium carbonate Chemical compound [Ba+2].[O-]C([O-])=O AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- TWFZGCMQGLPBSX-UHFFFAOYSA-N carbendazim Chemical compound C1=CC=C2NC(NC(=O)OC)=NC2=C1 TWFZGCMQGLPBSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
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
- C23C8/02—Pretreatment of the material to be coated
-
- 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
- C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
- C23C10/02—Pretreatment of the material to be coated
-
- 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
- C23C12/00—Solid state diffusion of at least one non-metal element other than silicon and at least one metal element or silicon into metallic material surfaces
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
Područje tehnike
Predmet izuma je duplex postupak difuzijskog stvaranja tvrdih površinskih slojeva (karbidnih i cementiranih) na metalnim površinama u cilju povećanja otpornosti prema trošenju.
Prema Međunarodnoj klasifikaciji patenata izum spada u grupe C 23 C 8 - Difuzija u čvrstom stanju samo elemenata nemetalnih elemenata u površinu metalnog materijala i C 23 C 10 - Difuzija u čvrstom stanju samo metalnih elemenata ili silicija u površinu metalnog materijala.
Tehnički problem
Izum unapređuje primjenu postupaka difuzijskog stvaranja tvrdih površinskih slojeva jer se primjenom prethodnog pougljičavanja omogući stvaranje tvrdog cementiranog martenzitnog međusloja što doprinosi postizanju debljih karbidnih slojeva a i dobivanju tvrđe podloge karbidnom sloju. Time se povećava otpornost površina obrađenih konstrukcijskih dijelova i alata prema tribološkom trošenju, što doprinosi većoj trajnosti i kvaliteti u primjeni.
Stanje tehnike
Postupci difuzijskog stvaranja karbidnih slojeva primjenjuju se za strojne dijelove i alate koji su izrađeni od željeznih materijala koji sadrže povišeni udjel ugljika koji je potreban za stvaranje karbida na površini dijelova. Čim viša je ponuda ugljika u osnovnom materijalu tim veća je brzina stvaranja karbidnog sloja. Zato su za te postupke primjereniji materijali s višim sadržajem ugljika, odnosno s višom termodinamičkom aktivnosti ugljika. Budući da se pri postupku difuzijskog stvaranja karbidnog sloja troši velika količina ugljika iz osnovnog materijala za stvaranje karbida na površini metala, a koji sadrži oko 17% ugljika, površinski sloj metalnog substrata se djelomično razugljiči. To ima za posljedicu da je tvrdoća površinskog sloja osnovnog materijala smanjena a time i mehanička te tribološka otpornost površine strojnih dijelova i alata. Ova pojava nastaje pri svim postupcima difuzijskog stvaranja karbidnih slojeva neovisno o vrsti karbidotvornog elementa (V, Cr, Nb, W, Ti,..), vrsti medija (čvrsto, tekuće, plinovito, fluidizirano) i sastavu medija (metali, ferolegure, oksidi, reducenti, ...) prema patentima DE 2819856 C2, DE 3025033 A1, EP D 161 684 B1 i dr. Osnovna značajka ovih postupaka je da ugljik iz substrata (čelika i legura) sudjeluje u stvaranju karbidnog sloja na površini te se na taj način smanji koncentracija ugljika (razugljiči) površinski sloj substrata ispod karbidnog sloja. Tvrdoća tako razugljičenog dijela substrata je niža, tako da površinski tvrdi karbidni sloj ima znatno mekšu metalnu podlogu.
Postojeće metode ne rješavaju problem takova razugljičenja. Postupak prema patentnoj prijavi GB 2 204 327 A nudi djelomično poboljšanje ali uz dugotrajno višestruko ponavljanje ciklusa procesa. Postupak ne eliminira u potpunosti pojavu razugljičenja ispod karbidnog sloja, nego samo doprinosi stvaranju karbidnog sloja. Ovaj se postupak provodi pri nižim temperaturama (560-720 °C) kod kojih je brzina reakcija mala a i provodi se u strukturnom području ferita koji ima veoma malu otopivost ugljika. Postupak prema prijavi JP 58174567 A je jednostavniji u tehničkoj provedbi od prethodnog ali također ne rješava problem razugljičenja ispod karbidnog sloja, već djeluje samo na uvjete stvaranja karbidnog sloja. Osim toga, postupak je ograničen samo na lokalnu obradbu dijela površine obrađivanih dijelova i primjenom samo jednog medija za pougljičavanje (pasta od usitnjenog drvenog ugljika s aktivatorima LiCO3 i BaCO3) te za samo jedan medij i postupak naknadnog stvaranja karbidnog sloja (Ti, V, Nb, Ta, ili Cr i njihovi oksidi) i za materijale s ekstremno niskim sadržajem ugljika.
Bit izuma
Osnovna bit izuma je da se postupak sastoji od dvije međusobno povezane etape procesa: pougljičavanja (slika 1) i difuzijskog stvaranja karbidnog sloja (slika 2) u kojem se troši dio pougljičenjem unešenog ugljika. U prvoj etapi provodi se proces pougljičavanja površinskog sloja metalnog materijala pri temperaturama iznad 850°C kada metalni materijali imaju austenitnu mikrostrukturu i veliku mogućnost otapanja ugljika. Pougljičenje se provodi tako da se u površinski sloj metalnog materijala unese znatno veće količina ugljika nego što je potrebno za naknadno stvaranje karbidnog sloja u drugoj etapi procesa (slika 3). Tako pougljičeni metalni materijal u površinskom sloju sadrži toliko ugljika što je dovoljno za stvaranje karbidnog sloja u drugoj etapi procesa a preostali dio ugljika i za postizanje cementiranog martenzitnog sloja ispod karbidnog sloja, što se postiže naknadnim kaljenjem. Ovakvim postupkom postižu se dva tvrda površinska sloja; tz. cementirani u površinskom sloju metalnog materijala i karbidni sloj na površini metalnog materijala. Time se postiže visoka otpornost površine prema trošenju. Osim toga, ovakvim postupkom izbjegava se pojava razugljičenja međusloja što se dešava pri klasičnim postupcima difuzijskog stvaranja karbidnih slojeva bez primjene prethodnog pougljičenja.
Prednosti ovog tehničkog rješenja prema dosadašnjim su sljedeće:
1. Razvijenim postupkom postiže se još i dodatni tvrdi međusloj (martenzit u tz. cementiranom metalnom materijalu) a ne samo karbidni sloj na površini metalnog materijala kao što je to u patentnim prijavama GB 2 204 327 A i JP 58174567 A.
2. Pougljičavanje se provodi jednokratno pri temperaturi iznad 850 °C kada se u austenitnoj rešetki postiže visoka otopivost ugljika i velika brzina difuzije za razliku od postupka prema patentnoj prijavi GB 2 204 327 A kada se provodi višekratno (6-7 puta) pri nižim temperaturama (560-720 °C) gdje je otopivost ugljika u feritnoj rešetki veoma mala i brzina difuzije mala.
3. Pougljičavanje se može provoditi na bilo koji poznati način neovisno o vrsti i sastavu medija (kruto, tekuće, plinovito, ionizirano ili fluidizirano stanje). Bitno je da potencijal ugljika u mediju ima vrijednost višu od sadržaja ugljika u obrađivanom metalnom materijalu. Postojeća rješenja odnose se na pougljičavanje u tekućem mediju ugljikovodika (GB 2 204 327 A) ili jedne paste određenog sastava (JP 58174567 A) a služe za stvaranje samo jednog sloja: karbidnog.
4. Difuzijsko stvaranje karbidnog sloja može se provesti na bilo koji poznati način neovisno o vrsti i sastavu medija (kruto, tekuće, plinovito, ionizirano ili fluidizirano) za jedan ili više karbidotvornih elemenata istovremeno.
5. Postupak se može primijeniti za metalne materijale koji imaju niski ili srednji sadržaj ugljika a ne samo za materijale s ekstremno niskim sadržajem ugljika kao kod postupka prema patentnoj prijavi JP 58174567 A.
6. Druga etapa procesa, difuzijsko stvaranje karbidnog sloja, provodi se neposredno nakon pougljičavanja (slika 4a) tako da izostaje potreba međuohlađivanja i ponovnog ugrijavanja što daje i ekonomičniju obradbu, ali je moguća i odvojeno provođenje obje etape (slika 4b). U tom se slučaju nakon pougljičavanja dijelovi ohlade do sobne temperature te naknadno ugrijavaju do temperature druge etape procesa.
7. Postupak se može primijeniti i u slučaju kada se želi postići samo karbidni sloj na površini metalnog materijala bez dodatnog međusloja a bez pojave razugljičenja uslijed trošenja ugljika pri stvaranju karbida (slika 2).
Opisi slika
Slika 1 Dijagram prikazuje tijek koncentracije ugljika u površinskom sloju čelika nakon provedene prve etape duplex postupka: pougljičavanja. Pougljičenjem unešena masa ugljika odgovara potrebitoj masi ugljika za stvaranje karbidnog sloja u drugoj etapi duplex postupka: difuzijskom stvaranju karbidnog sloja na površini čelika.
Slika 2 Dijagram prikazuje promjenu koncentracije ugljika u površinskom sloju čelika u drugoj etapi duplex postupka: difuzijskom stvaranju karbidnog sloja. Koncentracija ugljika se smanjuje od iznosa koji je postignut pougljičenjem do iznosa koji je približno jednak koncentraciji ugljika u čeliku prije pougljičenja.
Slika 3 Dijagram prikazuje promjenu koncentracije ugljika u površinskom sloju čelika u drugoj etapi duplex postupka ali za slučaj kada je prethodnim pougljičavanjem unesena znatno veća masa ugljika od potrebne za stvaranje karbidnog sloja a u cilju dobivanja tvrdog međusloja u površinskom dijelu čelika ispod karbidnog sloja tz. duplex sloj (pougljičeni martenzit i karbid). To je posebno korisno za čelike i legure koji sadrže nisku ili srednju koncentraciju ugljika.
Slika 4 Temperaturno-vremenski tijek duplex postupka koji se sastoji od pougljičavanja i difuzijskog stvaranja karbidnih slojeva koji se mogu provesti neposredno jedan za drugim (slika 4a) ili primjenom međuohlađivanja (slika 4b).
Slika 5 Presjek karbidnog sloja čelika Ck 45 koji je difuzijski stvoren bez predhodnog pougljičenja.
Slika 6 Presjek karbidnog sloja čelika Ck 45 koji je pougljičen prije difuzijskog stvaranja karbidnog sloja.
Slika 7 Dijagram tvrdoće čelika Ck 45 ispod karbidnog sloja kod klasičnog postupka bez pougljičenja.
Slika 8 Dijagram tvrdoće čelika Ck 45 ispod karbidnog sloja nakon provedenog duplex postupka koji se sastoji od pougljičavanja i difuzijskog stvaranja karbidnog sloja.
Slika 9 Presjek karbidnog i martenzitnog sloja čelika 20MnCr5 obrađenog duplex postupkom (pougljuičavanje 150 minuta u granulatu KG 6 pri 950 °C, difuzijsko vanadiranje u trajanju 240 minuta pri 950 °C te kaljenje u ulju).
Slika 10 Dijagram tvrdoće čelika 20MnCr5 ispod karbidnog sloja nakon provedenog duplex postupka (pougljuičavanje 150 minuta u granulatu KG 6 pri 950 °C, difuzijsko vanadiranje u trajanju 240 minuta pri 950 °C te kaljenje u ulju).
Opis ostvarenja izuma s primjerima izvođenja
Bit izuma je da se duplex postupak sastoji od dvije etape procesa. U prvoj etapi, pougljičavanjem se difuzijom uvodi ugljik (slika 1) u iznosu koji je potreban za stvaranje karbidnog sloja u drugoj etapi procesa; difuzijskom stvaranju karbidnog sloja (slika 2). Pri tome se potroši prethodno unesena količina ugljika tako da metalni substrat ponovno sadržava približno početnu koncentraciju ugljika obrađivanog metalnog materijala. Time je izbjegnuta pojava lokalnog razugljičenja, što je uobičajena pojava kod primjene klasičnih postupaka difuzijskog stvaranja karbidnih slojeva bez prethodnog pougljičenja. U drugoj varijanti duplex postupka, pougljičavanjem se unese znatno viša količina ugljika od one koja je potrebna za naknadno stvaranje karbidnog sloja (slika 3). U drugoj etapi procesa potroši se samo dio dodatno unesenog ugljika pri stvaranju karbidnog sloja, tako da preostane značajan pougljičeni sloj koji naknadnim kaljenjem daje tzv. cementirani sloj u kojemu je tvrdoća znatno viša od tvrdoće jezgre kaljenog substrata. Tvrdi cementirani sloj dobra je podloga još tvrđem karbidnom sloju što doprinosi višoj otpornosti prema trošenju. Ovakvim duplex postupkom postiže se duplex sloj koji se sastoji od pougljičenog martenzitnog tvrdog sloja i na njemu još tvrđeg karbidnog sloja. Osim povoljnog djelovanja predhodnog pougljičavanja na postizanje tvrdog međusloja, prethodno pougljičenje doprinosi i znatnom povećanju brzine stvaranja karbidnog sloja, čime se snizuju troškovi obradbe.
1. primjer izvođenja izuma:
Uzorak čelika Ck 45 pougljičen je pri temperaturi 950 °C u granulatu Durferrit KG 6 u trajanju 30 minuta a zatim direktno prenesen u solnu kupku za difuzijsko stvaranje karbidnih slojeva te u njoj držan 240 minuta pri temperaturi 1000 °C. Nakon isteka tog vremena provedeno je direktno kaljenje u vodi. Usporedno je drugi uzorak od istog čelika obrađen istovremeno i na isti način u istoj solnoj kupki ali bez prethodnog pougljičavanja. Oba uzorka su prerezana a presjeci su brušeni i polirani u cilju provedbe mikrografske analize i mjerenja mikrotvrdoće na presjeku uzoraka. Debljina karbidnog sloja bez primjene prethodnog pougljičavanja iznosi 4,5 mikrometra (slika 5) a kod uzorka koji je bio prethodno pougljičen debljina karbidnog sloja iznosi 6,5 mikrometara (slika 6). Tvrdoća površinskog sloja čelika kod uzorka koji nije bio prethodno pougljičen niža je od 600 HV (slika 7) a kod prethodno pougljičenog čelika iznad 700 HV (slika 8).
2. primjer izvođenja izuma:
Uzorci čelika 20MnCr5 prvo su pougljičeni u granulatu Durferrit KG 6 pri temperaturi 950 °C u trajanju 150 minuta. U drugoj etapi procesa, uzorci su uronjeni u solnu kupku za difuzijsko vanadiranje pri temperaturi 950 °C, držani u njoj 240 minuta te direktno kaljeni u ulju. Na poprečnom presjeku uzorka izmjerena je debljina 6 mikrometara karbidnog sloja (slika 9) i povišena tvrdoća u cementiranom sloju oko 1500 mikrometara (slika 10).
Način industrijske primjene izuma
Postupak se može primjenjivati u industriji prerade metala i nemetala te proizvodnje strojeva i uređaja prvenstveno za proizvodnju alata za oblikovanje metala deformiranjem (probijači i matrice za provlačenje, trnovi za istiskivanje, štance, ...), za lijevanje lakih i obojenih metala (uljevne sapnice, jezgre, kalupi), za oblikovanje metalnih i keramičkih prahova (kalupi, jezgre), za obradbu polimernih materijala (ekstruderi, sapnice, kalupi) te za strojne dijelove pumpi za transport abrazivnih medija. Tvrdi karbidni slojevi doprinose povećanju otpornosti prema trošenju i time do produljenja vijeka trajanja strojnih dijelova i alata čime se povećava ekonomičnost djelovanja strojeva i uređaja.
Prethodno pougljičavanje čelika može se provesti ne bilo koji način koji se inače provodi u industriji u cilju cementiranja konstrukcijskih dijelova strojegradnje (zupčanici, osovine, ...). To su postupci u kojima se pougljičavanje provodi u granulatima (na pr. Durferrit KG), solnim kupkama (na pr. Cecontrol-Degussa), plinskim atmosferama (ENDO atmosfere, Supercarb, Carbomaag), ioniziranim atmosferama i fluidiziranim kupkama.
Difuzijsko stvaranje karbidnih slojeva može se provesti bilo kojim postupkom (Toyota Diffusion Process, Degussa, ...) u čvrstom, tekućem, plinovitom ili fluidiziranom mediju za sve vrste karbidotvornih elemenata (V, Cr, Nb, W, Ti, Ta, ...).
Claims (10)
1. Duplex postupak difuzijskog stvaranja tvrdih karbidnih slojeva na metalnim materijalima koji mogu otapati ugljik, naznačen time, što se sastoji od postupka pougljičavanja metalnog materijala u mediju koji ima potencijal ugljika koji je veći od sadržaja ugljika u obrađivanom metalnom materijalu i difuzijskog stvaranja karbidnog sloja na obrađivanom metalnom materijalu u mediju koji sadrži karbidotvorne elemente i dodatke potrebne za reakciju ugljika s karbidotvornim elementima.
2. Postupak prema patentnom zahtjevu 1., naznačen time, što se difuzijsko stvaranje karbidnog sloja provodi bez znatnog ohlađivanja obrađivanog metalnog materijala u kratkom vremenskom intervalu nakon završetka pougljičavanja ili što se difuzijsko stvaranje karbidnog sloja provodi nakon ohlađivanja obrađivanog metalnog materijala na temperaturu okoline te ponovnog ugrijavanja na temperaturu difuzijskog stvaranja karbidnih slojeva.
3. Postupak prema patentnim zahtjevima 1. i 2., naznačen time, što se pougljičavanje provodi u čvrstim, tekućim, plinovitim, ioniziranim ili fluidiziranim medijima koji imaju potencijal ugljika koji je viši od sadržaja ugljika u obrađivanom metalnom materijalu.
4. Postupak prema patentnim zahtjevima 1. i 2., naznačen time, što se pougljičavanje provodi pri temperaturama 850-1100 °C kada metalni materijali imaju austenitnu kristalnu rešetku koja omogućava otapanje ugljika do visokih koncentracija.
5. Postupak prema patentnim zahtjevima 1. i 2., naznačen time, što se pougljičenjem unese dodatna masa ugljika koja je potrebna za stvaranje karbidnog sloja.
6. Postupak prema patentnim zahtjevima 1. i 2., naznačen time, što se pougljičenjem unese znatno veća masa ugljika od potrebne za stvaranje karbidnog sloja čime se postiže tvrdi martenzitni međusloj ispod karbidnog sloja.
7. Postupak prema patentnim zahtjevima 1. i 2., naznačen time, što se difuzijsko stvaranje karbidnog sloja provodi u čvrstom, tekućem, plinovitom ili fluidiziranom mediju koji sadrži jedan ili više karbidotvornih elemenata: Cr, V, Nb, W, Ti ili Ta u elementarnom obliku, kao ferolegure ili kao okside te reaktivne dodatke (kloride, halogenide, fluoride, boride, ...) koji omogućavaju reakciju ugljika i karbidotvornog elementa za stvaranje karbidnog sloja na površini metalnog materijala.
8. Postupak prema patentnim zahtjevima 1. i 2., naznačen time, što je temperatura difuzijskog stvaranja karbidnog sloja od 850-1200 °C.
9. Postupak prema patentnim zahtjevima 1. i 2., naznačen time, što se primjenjuje za željezo, nikalj, kobalt i njihove legure a napose za čelike s niskim i srednjim sadržajem ugljika.
10. Postupak prema patentnim zahtjevima 1. i 2., naznačen time, što se nakon difuzijskog stvaranja karbidnih slojeva provodi kaljenje (direktno ili indirektno) u cilju postizanja visoke tvrdoće pougljičenog sloja ispod karbidnog sloja.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HR20000916A HRP20000916B1 (en) | 2000-12-29 | 2000-12-29 | Duplex process for diffusional creation of solid carbide layers on metal materials |
| PCT/HR2001/000053 WO2002053793A1 (en) | 2000-12-29 | 2001-12-20 | Duplex process of diffusion forming of hard carbide layers on metallic materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HR20000916A HRP20000916B1 (en) | 2000-12-29 | 2000-12-29 | Duplex process for diffusional creation of solid carbide layers on metal materials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HRP20000916A2 true HRP20000916A2 (en) | 2002-06-30 |
| HRP20000916B1 HRP20000916B1 (en) | 2005-06-30 |
Family
ID=10947234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HR20000916A HRP20000916B1 (en) | 2000-12-29 | 2000-12-29 | Duplex process for diffusional creation of solid carbide layers on metal materials |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| HR (1) | HRP20000916B1 (hr) |
| WO (1) | WO2002053793A1 (hr) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6881498B1 (en) | 2004-06-24 | 2005-04-19 | Sikorsky Aircraft Corporation | Surface process involving isotropic superfinishing |
| DE102004053935B4 (de) * | 2004-11-09 | 2015-04-09 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Verfahren zur Wärmebehandlung eines Bauteils aus einem durchhärtenden warmfesten Stahl und Bauteil aus einem durchhärtenden warmfesten Stahl |
| US20190284676A1 (en) * | 2016-11-08 | 2019-09-19 | Hitachi, Ltd. | Structural material |
| CN115029659B (zh) * | 2022-05-06 | 2024-03-01 | 广东翔鹭钨业股份有限公司 | 消除硬质合金脱碳缺陷的方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2685543A (en) * | 1951-01-17 | 1954-08-03 | Wearex Corp | Production of chromium carbide surfaced wear resistant ferrous bodies |
| US3282746A (en) * | 1963-11-18 | 1966-11-01 | Formsprag Co | Method of hardening wear surfaces and product |
| JPS56112460A (en) * | 1980-12-08 | 1981-09-04 | Daido Kogyo Co Ltd | Manufacture of ring plate having edge of chain for square-hole-piercing machine |
| JPS57134551A (en) * | 1981-02-14 | 1982-08-19 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Manufacture of corrosion resistant steel pipe with superior workability and high temperature strength |
| JPS58174567A (ja) * | 1982-04-02 | 1983-10-13 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 金属材料への炭火物被覆方法 |
| GB2204327B (en) * | 1987-05-01 | 1991-07-31 | Nii Tekh Avtomobil Promy | Deposition of diffusion carbide coatings on iron-carbon alloy articles |
| JP3387427B2 (ja) * | 1997-11-27 | 2003-03-17 | アイシン精機株式会社 | 鋼の熱処理方法 |
-
2000
- 2000-12-29 HR HR20000916A patent/HRP20000916B1/xx not_active IP Right Cessation
-
2001
- 2001-12-20 WO PCT/HR2001/000053 patent/WO2002053793A1/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2002053793A1 (en) | 2002-07-11 |
| HRP20000916B1 (en) | 2005-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Arai | Thermoreactive deposition/diffusion process for surface hardening of steels | |
| CN105899697B (zh) | 渗碳钢部件的制造方法和渗碳钢部件 | |
| CN101392361A (zh) | 马氏体不锈钢氮碳共渗方法及其制品 | |
| Norkhudjayev et al. | Influence of nitrocementation modes on the change in the hardness of the surface layer of structural steels | |
| CN101638791A (zh) | 一种驱动桥主从动锥齿轮的热处理加工工艺 | |
| CN108165924B (zh) | 一种用于增强模具钢表面硬度的盐浴渗剂及其应用方法 | |
| CN108277453B (zh) | 一种高铬微变形冷冲模具表面铬钒共渗处理方法 | |
| Xiao et al. | Failure mechanism and improvement process of preparing carbide coating on high speed steel by thermal diffusion reaction | |
| Ivanov et al. | Carbonitration of a tool for pressing stainless steel pipes | |
| HRP20000916A2 (en) | Duplex process for diffusional creation of solid carbide layers on metal materials | |
| JPS6320908B2 (hr) | ||
| US9738962B2 (en) | Method for the carburization of a deep-drawn part or a stamped-bent part made of austenitic rustproof stainless steel | |
| Guterres et al. | Investigate Temperature Preheating on the Chill Plate to Identify Surface Characteristic on the Ductile Iron by Sand Casting | |
| JP7397029B2 (ja) | 鋼製部品の浸炭方法及び鋼製部品の製造方法 | |
| Michalski et al. | Controlled gas nitriding of 40HM and 38HMJ steel grades with the formation of nitrided cases with and without the surface compound layer, composed of iron nitrides | |
| CN109468541A (zh) | 一种轨道交通用高精度轴承加工工艺 | |
| CN100590207C (zh) | 高铬合金铸球油淬工艺 | |
| US8083866B2 (en) | Method for hardening the surfaces of work pieces made of stainless steel, and a molten salt bath for realizing the method | |
| JPH01283430A (ja) | 転動疲労寿命特性に優れた軸受 | |
| Guterres et al. | The effect of chills thickness to microstructure and surface hardness layer on specimen ductile cast iron | |
| Lipinski et al. | Influence of oxygen content in medium carbon steel on bending fatigue strength | |
| Ulakhanov et al. | Surface processing technology in improving operational properties of hot-work tool steel | |
| Predki et al. | Influence of hardening on the microstructure and the wear capacity of gears made of Fe1. 5Cr0. 2Mo sintered steel | |
| CN108754410A (zh) | 用于冲裁模表面强化的梯度覆层的制备方法 | |
| US9738964B2 (en) | Method for the nitro carburization of a deep-drawn part or a stamped-bent part made of austenitic stainless steel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A1OB | Publication of a patent application | ||
| AIPI | Request for the grant of a patent on the basis of a substantive examination of a patent application | ||
| B1PR | Patent granted | ||
| ODRP | Renewal fee for the maintenance of a patent |
Payment date: 20061205 Year of fee payment: 7 |
|
| PBON | Lapse due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20071230 |