1002403 - Состав расплава для нитроцементации

Состав расплава для нитроцементации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

(S4) СОСтае РАСПГАВА ДЛЯ- НИТРОЦЕИКНтДЦИИ

Изобретение относится к химикотермической обработке металлов и сплавов и может быть использовано для повышения стойкости инструмента и деталей оборудования.

Известен состав расплава для нит.роцементации, содержащий углекислые и хлористые соли щелочных металлов и нитрид кремния в следующем соотношении, вес.3:

Ма СО 70-85

NaC1. 10-1

5 15 (1).

Состав расплава не токсичен.. Все компоненты расплава однозначны в осуществлении процесса нитроцементации.

Недостатками этого состава расплава являются выпадение большого количества осадков, иногда по всему обьему, что нарушает и даже полностью прекращает пррцесс нитроцементации, образование мощной и прочной " корки нитридных шлаков, что приводит иногда к выбросу расплава (это обуславливает трудоемкость эксплуата" ции), примерно постоянная концентра-: ция азота в обрабатываемом слое, что не дает возможности изменять последнюю для деталей различного назна. чения, низкая стабильность процесса нитроцементации, обусловленная образованием осадков и шлаков.

Наиболее близким по технической О -сущности и достигаемому результату является состав расплава для- нитроцементации, содержащий углекислые и хлористые соли щелочных металлов, азотосодержащие соединения и карбид кремния при следующем соотношении компонентов, вес.4:

Na CO 70-76

NaCl Я-12

ЯН С1 6-9

МГ g-1О r Z).

В данном составе также образуется корка из карбидных шлаков, хотя и менее прочная. ным компонентом расплава. В его роли применяются карбид или нитрид кремния либо их смесь в любом соотношении..Кремнийсодержащее вещество применяется в роли регулирующего компонента. Количество его, введенное в расплав, обуславливает интенсивность процесса нитроцементации.

Введение одного карбида кремния обуславливает преимущественную диффузию углерода относительно азота.

Введение одного нитрида кремния обеспечивает преимущественную диффуЪию азота относительно углерода, 15 Введение в расплав смеси карбида и нитрида кремния в любом соотношении между собой соответственно изменяет соотношение диффундирующих в обрабатываемый слой азота и углерода. Нитрид кремния является основным поставщиком азота.

Ограниченность содержания в расплаве кремнийсодержащего вещества (0,05-0,95 вес.Ф) обуславливается несколькими причинами.

Верхний предел (0,95 1Ф) служит границей обуславливающей возможность образования осадков и большо» го количества шлаков вследствие отсутствия фактора связанности значительной части расплава.

Нижний предел при низких температурах расплава означает начало процесса нитроцементации (следы азота), а при высоких температурах расплава дает уже определенную концентрацию азота в обрабатываемом слое.

Обеспечивается возможность регулирования соотношения концентрации азота и углерода в обрабатываемом слое.

12-18

8-11

Существует технологическая необходимость единовременной засыпки кремнийсодержащего вещества, мелкими порциями по 20-50 r для достижения требуемой концентрации азота и соотношения между собой азота и углерода в обрабатываемом слое, что зависит также и от температуры расплава в момент введения засыпки.

Интенсивность процесса нитроцементации и концентрации азота либо соотношение между собой углерода и азота, участвующих в диффузии имеют обратную с температурой расплава взаимосвязь. При низких температурах расплава (780-800 С) приходится вво-. дить кремнийсодержащее вещество в

3 1002403 4

Недостатки этого расплава следующие: выпадение большого количества осадков, иногда по всему объему, что не только нарушает, но и часто полностью, прекращает процесс нитроцементации, образование корки шлаков, обуславливающее трудоемкость эксплуатации расплава, примерно постоянная концентрация азота в обрабатываемом слое (0,12-0,254), что не позволяет 16 изменять последнюю для деталей различного назначения, низкая стабильность процесса нитроцементации, обус.ловленная образованием осадков и шлаков.

Целью изобретения является создание состава расплава для нитроцементации, позволяющего расширить номенклатуру обрабатываемых изделий за счет регулирования концентрации азо" 2в та в обрабатываемом слое и уменьше" ния шлакообразования.

Поставленная цель достигается тем, что в составе расплава для нитроцементации, содержащий углекислые и 2 хлористые соли щелочных металлов и азотосодержащих соединений и кремнийсодержащее вещество, согласно изобретению компоненты расплава взяты в следующем соотношении, в вес.4:

Хлористые соли ще-. лочных металлов

Хлористый аммоний

Кремнийсодержащее вещество 0,05-0,95

Углекислые соли щелочных металлов Остальное

В качестве углекислых солей щелочных металлов состав расплава содержит соли натрия или калия.

В качестве хлористых солей щелочных металлов состав расплава содер" жит соли натрия или калия.

В качестве кремнийсодержащего вещества состав расплава содержит карбид или нитрид кремния, либо их смесь s любом соотношении.

Применение углекислых и хлористым солей других щелочных металлов возможно, но не рекомендуется из-за их дефицитности дороговизны.

Хлористый аммоний используют для активации процесса, раскисления расплава, что повышает его жидкотекучесть, поставки азота для диффузии, как вспомогательного источника.

Кремнийсодержащее вещество, содержащее углерод или азот, либо то и другое одновременно, является глав1002403

S большом количестве, а при высоких температурах (980 С) на уровне около нижнего предела для получения одних и тех же интенсивности и концентрации азота и углерода.

Процентное содержание кремнийсодержащего вещества точно отражает степень интенсивности йроцесса нитроцементации и концентрации азота в обрабатываемом слое, тогда как точность содержания прочих компонентов расплава влияет лишь на границы диапазона рабочих .температур. Рабочие температуры расплава лежат в пределах 780-980 С.

Пример. Для. процесса нитроцементации использовались двухэлектродные печи-ванны с принудительной циркуляцией расплава. Это обуславливает ся необходимостью недопущения перегрева обрабатываемых изделий, как это имеет место в трехфазных печахваннах, а также получением равномерного упрочненного слоя (по толщине), Кроме того, футеровка в таких печах-ваннах (с 25, с 45) заменяется тиглем из жарокислотостойкой стали с окалиностойкостью на уровне верхнего предела рабочих температур расплава.

Первичная загрузка ванны (тигля) производилась в следующем порядке.

Сначала расплавляли углекислые соли щелочных металлов, например, Ма СО, затем хлористые соли щелочных металлов, например, NaCl, после чего загружали азотосодержащие соединения, например, МН4С1. После вывода расплава на рабочую температуру для обработки конкретного изделия, но меньше на 20 С, мелкопорционно вводили карбид или нитрид кремния, либо их смесь в необходимой пропорции .до получения нужной интенсивности работы расплава. Затеи под-нимали температуру расплава на 20 С и окончательно регулировали его по концентрации азота и производили нитроцементацию.

Контроль, концентрации азота производили химанализом стружки, сня- той на Jîÿùèíó упрочненного слоя.

Полученные результаты сведены в таблицу. Длительность обработки

1 ч.

Из данных таблицы следует, что првдложенный состав расплава дпя нитроцементации позволяет регулиро10 вать содержание азота в обрабатывае" мом слое.

В предлагаемом составе расплава для нитроцементации образование осадков не наблюдалось в течение всего

15 периода испытаний..

В связи с отсутствием избытка шпакообраэующих компонентов, карбидов и нитридов кремния, образование шпака имеет очистительный характер

20 по удалению попавших в расплав загрязнений с обрабатываемого инструмента и посторонних включений в используемых компонентах, которые ле(ко удаляются один-два раза в смену.

25 В сравнении с известным предложен. ный состав расплава для нитроцементации имеет следующие преимущеСтва: удобен в эксплуатации, не образует осадков, шлаки образуются в незначи-

N тельном количестве и .легко удаляемы, за счет чего повышается производительность печей-ванн и снижается трудоемкость их обслуживания.

Применение предложенного состава

3S расплава дпя нитроцементации сравнительно с известными позволяет дополнительно увеличить стойкость инст" румента и деталей оборудования в два и более раз, что подтверждается актами испытаний опытных партий.

Зкономический эффект от внедрения предложенного состава расплава для нитроцементации в объеме народного хозяйства выражается в увеличении стойкости и равен примерно 1/3-1/2 стоимости изготовления инструмента и быстроизнашиваемых деталей оборудования.

1ООМО3

1!!Оеар ойе з - I е1-о a 1О >х

Я а2!

1» о

1и

I» и о и е

° 1и о и л

Ю е !

>) Л

e z а Э х ем v.=г о а

Л I

Y o e

O9ZO., и Э и Z

e >!> М Ф ие!01 es ю х о сч m о!

Y Е о а

ct mz

Ее4 9 и!еХ о-mo

>S Хм о о

I- !Х " и е

U Е о z

1- ° Z з

С К и ий и о о а и

Ф е

1„

М1

Оь

CO л

СО л

X I е 1 а,ж

I 9 °

ct U

О 9 о m!

Г\ LA

4:! В .О m О СЧ IZ> IZ> М Î r О О ОЪ л л л л

I !

Ю о о е е й!

С>

С> и !

4 о е е т фЪ

Ю и ()

e e

fCl

Ю о е4 и

e e

x y (.Э г > х

z !л

° ц Ъ х

У, Чф сл о . I о

Z и х

1е

Х !

9 а

1I .

IЙ

Z е а (>

=Т е

4 1!!

9 I

Ф > I а ь

Я 3

Е .»1

Е Ф I

9!ОО а о !

e!Q1

М О* I а о

9 9m mXX9 оее1 о 1- й!

9 т е ! цх

1 1 !. 1

Е I

Г Y

I X IZ

1 Г Е е и о

I I

1 --Л.

l л е

1е зо а -ь ! 9UO с s

1 Z >Х эе*

1-ах

1 !!

1! !»

1 Z

1 О с!

3 е

U а

K о

C З

u a

6„"© е а а с

1 S и e Y з аа а!о о

ФОх а

C 9 и

ФОО

X Z I>) I

X б I»

° >z a е >, йосах йOX03 о m

eYrz ае аао

IOgОФм

1002403

I»

3-.

«о

I»

Ю е л о о а е а

«Р

«Ч

С7

«9 Ъ« .е r ае

Y X ее<и

C C

% «5

I-ze

VXY соа о ае !

- с z

36 о

I3«4 Ю

I е о

С«Z Y соо

uzc? х х о оек:ьоз

Ize v aa? е añ z o e

oâео«-? е Î «O Y Е И х w е а

o zmvtctzeeeo

mepase

ooze е оеоswa

00 л

Ю. 00

М\ МЪ

» »

CB CP «Ч Ol . ОЪ Ф«Ъ «"» Л Ch 00 CV Ю 00 М «0 л» л » ю л»»

«« ! e4

«-«. в

V д

«Фъ

С) .» СЭ Ф «"» c4

x - «!» с « « й

«!« с»

« 4 С7

Е ««I и З

«Ю

С«

,» e»

«««Ъ

tg e

z x (.Э

y,î

«/.ф 4 о. й.

««!

««Ъ «», i

З! и и ! е е еса ,а о с е е v . е о

s с»

cene и е и е хаос

C0Yr«=

- «z з

? r

% о с

С:

1002403

I» о о

СЧ

СО

О1

m м

О О

СЧ ОО О CD

3.л 01

Ф °

CD Ф л ф\

О сч о

tg Г0 л

D и (О 2Е

О>

ы х

ОЭ Ф

K (»

М\ lA

О О о о (» ь М и

Г О

tg Ф

Cfl Ш с . » о - 1 л фЪ

О с4 и

tg tg

Z Z

%.Э

ЕФ О

Я« IV фЪ ь о Н и (1

Х 6

v z

1002403

EA LA

CFl LA LA CFI

Ю Ю о т а о о в см е °

*.в: о

ФЪ о

Ф о

° . о о

Оъ.е л an

СЧ 4Ч C) о о о о о л

LA л

° и

Ю Ю о

М\

° в о о

Ф о л

I» о с(СО

Е Ю (Э с4 о (n.!

1 О о о (Г(И1 М1 (4 (4 R

» о о в

Ы\ о

СО о () (3- о

1002403

C) ИЪ .о о со т» ((Ъ

D сЧ о С (Э

X: Ф юй

Е/1

О1 о

-э о

10О24О3

Формула изобретения

0,05 0195

1. Состав расплава для нитроцементации содержащий углекислые и хлористые соли щелочных металлов, хлористый аммоний и кремнийсодержащее вещество, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения номенклатуры обрабатываемых деталей путем регулирования концентрации азота в обрабатываемом слое и уменьшения шлакообразования, компоненты расплава взяты в следующем соотношении вес.Ф:.

Хлористые соли щелочных металлов 12-18

Хлористый аммоний 8-11

Кремнийсодержащее вещество

Углекислые соли щелочных металлов . Остальное

2 ° Состав по и 1, о т л и.ч а юшийся тем, что в качестве углекислых солей щелочных металлов он содержит соли натрия.

3. Состав по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве углекислых солей щелочных металлов îí содержит соли калия.

4. Состав по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве хлористых солей щелочных металлов он содержит соли натрия.

5. Состав по и. 1, отличаюшийся тем, uro в качестве хлористых солей щелочных металлов он содержит соли калия.

6. Состав по и. 1, о т л и ч à ю16 шийся тем, что в качестве кремнийсодержащего вещества он содержит нитрид кремния.

7. Состав по и.. 1; о т л. и ч а юшийся тем, что в качестве крем"

М нийсодержащего вещества он содержит карбид кремния.

8. Состав по и. 1, о т л и ч à юшийся тем, что он содержит смесь нитрида и карбида кремния в

2о любом соотношении.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 312896, кл. С 23 С 9/10, 1968.

2. Иеталловедение и термическая обработка стали. Справочник" И., ГНТИЛЧ и ЦИ, 1962, т. 2, с. 1018.

: Составитель П. Чиликина

Редактор Н. Коляеа Техрев Т.Фанта Корректор.О. Билак

Заказ 1733/ll . Тираж 954 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11)ОД5 Москва Ж-)5д Раушская наб. 8; 4/g

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,

Состав расплава для нитроцементации

Патент 1002403