Способ двуступенчатого газового азотирования стальных изделий

Способ двуступенчатого газового азотирования стальных изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ДВУХСТУПЕНЧАТОГО ГАЗОВОГО АЗОТИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий обработку в диссоциированном аммиаке при двух ступенях нагрева , отличающийся тем, что, с целью сокращения длительности обработки и повышения эксплуатацион;ных характеристик обрабатываемых изделий ,, обработку на первой ступени |Проводя при 540-590°С в течение 10;40 ч, а на второй - при 480-530С в Стечение 10-20 ч. i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ае a1) С 23 С 11/1б

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3340645/22-02 ,(22) 15. 09.81

l(46) 30.04.83. Бюл. М 16 (72) B.H Лаптев (71) Экспериментальный научно-исследовательский институт кузнечно"прес-, сового машиностроения (53) 621.785.53И(088.8) (56) 1.. Иинкевич А.Н. Химико-терми» ческая обработка металлов и сплавов.

И., "Машиностроение", 1965, с.. 115120.

2. Горенко .В.Г. и Старченко Ю.П. ,Технология и организация производст1ва. Киев, УкрНИИНТИТЭИ, 1970, с.47 49. (54)(57) ClloC05 ДВУХСТУПЕНЧАТОГО ГАЗОВОГО АЗОТИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий обработку в диссоциированном аммиаке при двух ступенях нагрева, отличающийся тем, что, с целью сокращения длительности обработки и повышения эксплуатационных характеристик обрабатываемых изделий, обработку на первой ступени ,проводят при 540-590 С в течение 10. 40 ч, а на второй - при 480-, 530 С в течение 10-20 ч.

1014986

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для химико-термического упрочнения деталей машин и инструмента.

Известен способ газового азотирования, при котором азотирование проводят с целью сокращения длительности технологического цикла при комбинированных режимах, состоящих из ступеней отличающихся температурой насыщения: !О

1) 500-520 С и 2) 540-560 С 1 1).

Однако известный способ является сравнительно длительным и малопроизводительным процессом, а азотированный слой обладает пониженной (по срав.I5 нению со слоем, полученным при изотермическом азотировании) твердостью и износостойкостью.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к 20 предЛагаемому является способ, который проводят по двухступенчатому режиму: о

I ступень — при 520 С, степени диссоциации аммиака Д = 20-303 в те- 25 чение IO ч;

II ступень - при 560 С, Д = 40"50% в течение 25 ч.

Таким образом, с учетом времени йодъема температуры с I ступени на щ !! общее время азотирования насыщения для получения слоя толщиной 0,4 мм составляет не менее 45 w )2), Недостатками известного способа являются длительность процесса и вы35 сокая твердость и износостойкость слоя вследствие его частичного деазотирования.

Цель изобретения - сокращение длительности обработки и повышение экс- 40 плуатационных характеристик обрабатываемых изделий.

Указанная цель достигается тем, что в способе двухступенчатого газового азотирования включающем обра1

45 ботку в диссоциированном аммиаке при двух ступенях нагрева, обработку на первой ступени проводят при 540-590 С в течение 10-40 ч, а на второй.- при

480-530О С в течение 10-20 ч.

При выборе температуры азотиро50 вания необходимо, с одной стороны, обеспечить достаточную эффективность диффузии азота, с другой стороны, минимальное разупрочнение сердцевины азотируемых сталей и минимальное коробление азотируемых изделий при температурах азотирования. В соответствии с этим нижний температурный интервал принят, 480-530ОС (ниже 480490ос диссоциации аммиака без применения специальных катализаторов не происходит). Верхний интервал 540590 С принят из соображения максимальной интенсификации диффузии с учетом минимального разупрочнения сталей и минимального коробления изделий.

Комбинирование температурных режимов ступеней в предлагаемом способе с понижением температур на второй ступени более соответствует современным представлениям теории диффузии и механизма образования диффузионного слоя: во-первых, повышение температуры при насыщении "чистого" металла резко увеличивает глубинную диффузию азота, способствуя образованию "зоны внутреннего азотирования" значитель-. ной толщины; во-вторых, наличие пере".. сыщенного твердого раствора, образовавшегося при повышенных температурах, создает благоприятные условия для ускоренного формирования на его основе нитридного слоя при пониженной температуре II ступени.

Укаэанные особенности обуславливают ускоренное (по сравнению с известным способом) образование азотированного слоя, имеющего развитую

"зону внутреннего азотирования", повышенную твердость и высокое сопротив.- ление задиру, схватыванию и износу.

Кроме того, высокая скорость насыщения на 1 ступени позволяет сократить время процесса при повышенных температурах, что уменьшает разупрочнение сталей и коробление азотируемых изделии.

Пример 1. Проводят азотирова ние нормализованных и улучшенных об-,: разцов из стали 38Х2ИЮА в диссоциированном аммиаке. Подготовку образцов для азотирования проводят по общепринятой методике. Опытное азотирование проводят по следующему двухступенчатому режиму: ступень - температура 560 С со степенью диссоциации Д = 45-60 ь, время 18ч;

11 ступень - температура 510 С, Д = 25-353, время 20 ч.

Для сравнения проводят аэотирова." ние таких же образцов по известному двухступенчатому способу со следующим режимом, широко применяемым в станкостроении для получения на стали

38Х2ИЮА слоя толщиной 0,4-0,5 мм и аналогичным прототипу:

1014986

Микротвер.дость, Н (oo .„

Глубина

Содержание азота, на глубине, мм

Балл хрупкости

Поверхностная твердость

Hypo

Толщина слоя, мм

Способ двух" ступенчатого азотирования

Вид предварительной термообработ ки износа, мм

03 0,8

Нормальный 0,35-0,40 До 9301288 1020

0,080 !з вестный

0,4-0,43 До

1140

Улучшенный

Предлагаемый

0,075

0,4-0,45 До

1590

Нормальный

950- I LI

1I60

Ijl,42-О,47 До

1430

920980

2,0 0 2 О 073

Улучшенный

ВНИИПИ Заказ 3149/26 Тираж .956 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 ! ступень - температура 510 С, Д = 25-354, время 20 ч; !! ступень - температура 560 С, Д = 45-60ь, время 25 ч.

Пример 2. Проводят азотиро- 5 вание на .сталях 5ХНМ и 40ХН2МА, общее время 40 ч.: ступень - 560 С, 15 ч.;

II ступень - 490 С, 25 ч. После обработки образуется аэотированный слой ,толщиной до 0,4 мм с твердостью 490-550. Степень диссоциации эо аммиака поддерживается в общейриня° . тых для указанных температур пределах.

Сравнение полученных результатов

l .показывает; что азотирование по пред- З лагаемому двухступенчатому режиму обеспечивает образование азотирован". ного слоя с более высокими показателями по толщине, прочности, твердости и износостойкости. Следует особенно отметить тот Факт, что слой с уровнем свойств не ниже, чем при известных способах, получен за-общее время азо тирования 38 ч при сокращенном (на 7 ч) времени пребывания при повышенных тем- пературах. Тогда, как для образования близкого по свойствам слоя (даже меньше толщины ) по известному способу необходимо не менее 48 ч (с учетом времени для подъема температуры на

II ступени).

Таким образом, аэотирование по предлагаемому двухступенчатому способу обладает рядом преимуществ:

Пример 3. Проводят азотирование образцов из стали 7 3 по режиму, указанному в примере 2. Получают слой толщиной до 0,35 мм с твердостью

Hv3 ) 570-630.

Для получения аналогичных результатов При азотировании по известному режиму при тех же температурах требуется до 50-60 ч.

Результаты азотирования стали

38Х2М!ОА по известному и предлагаемому режимам и данные исследований качест ва слоя приведены в таблице.

830- I-! 1,8 0,1 0,078

940 за счет ускоренного азотирования на 1 ступени при повышенных температурах и ускорения образования нитридного слоя на базе пересьнценного твердого раствора при пониженных температурах- общее время процесса может. быть сокращено не менее, чем на 20253; за счет более интенсивного насыщения азотом на I ступени и благоприятных условий для формирования нитридного слоя а II ступени образующийся азотированный слой имеет повышенную на 10-153 прочность, твердость и, следовательно, износостойкость за счет сокращения общего времени азотирования и, главное, времени пре,бывания при повышенных температурах азотируемые йзделия менее разуг рочняются и уменьшается их коробление.