Состав для нитроцементации изделий

Состав для нитроцементации изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОСТАВ ДЛЯ .НИТРОЦЕМЕНТАЦИИ ИЗДЕЛИЙ, содержащий древесно-угольный карбюризатор и триэтаноламин. отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса и повьлшения качества обрабатываемой поверхности, он дополнительно содержит лимо1 нокислый аммоний и молибде новокислый аммоний при следуюцем соотношении компонентов, мас.%: 1,0-5,0 Триэтаноламин Лимоннокислый 0,5-2,0 аммоний Молибденовокис0 ,8-1,5 лый аммоний Древесно-угольОстальное ный карбюризатор

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(5)) С 2 3 С 9/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3393391/22-02 (22) 19,02 ° 82 (46) 15.10.83. Бюл, М 38 (72) А.Н.Тарасов, Е.Б.Голубева, Е.A,Àëåêñàíäðoâà и А.Д.Теслер (53) 621.785.51.06(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 397565, кл. С 23 С 9/16, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 629246, кл. С 23 С 9/08, 1978. (54)(57) СОСТАВ ДЛЯ НИТРОЦЕМЕНТАЦИИ

ИЗДЕЛИЙ, содержащий древесно-угольный карбюризатор и триэтаноламин, отличающий с ятем,что, с целью интенсификации процесса и повышения качества обрабатываемой поверхности, он дополнительно содержит лимо)(нокислый аммоний и молибденовокислый аммоний при следующем соотношении компонентов, мас.В:

Триэтаноламин 1,0-5 0

Лимоннокислый аммоний 0 5-2,0

Молибденовокислый аммоний 0,8-1,5

Древесно-угольный карбюриэатор Остальное

1047994

65

Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термиЧеской обработке металлов и сплавов, в частности к карбидизации - виду цементации до повышенных концентраций углерода в диффузионном слое, а также к высокотемпературной обработке при 900-1100 С теплостойких сталей и сплавов, содержащих активные карбидообразукицие элементы - молибден, хром, титан.

Иэвестен карбюризатор, содержащий 15-16Ъ аморфного углерода, 1-15Ъ карбонатон щелочных металлов и остальное - полиамидные соединения капролактама 1 ).

Однако данный карбюриэатор не позволяет при 900-1100 С получать равномерные карбидные слои на названных сталях и сплавах вследствие недостаточной активности смеси, склонности к пригарам на участках соприкосновения с поверхностью обрабатываемых деталей. Аморфный углерод трудно прорабатывается газовым потоком, низка скорость и степень науглерожинания.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту кк предлагаемому является состав для нитроцементации сталей, содержащий

49-71Ъ триэтаноламина, 5-30Ъ древесно-угольного карбюратора и карбонат натрия — остальное 2 j.

Известный состав неприменим для теплостойких высокохромистых и молибденовых сталей и сплавов, приводит к окончательному браку вследствие спекания, ококсования и пригара смеси к поверхности деталей. Диффузионный слой неравномерен, низка его микротвердость и износостойкость. Детали зачастую невозможно извлечь из контейнера, где образуется сплошная спекшаяся шлакообразная масса.

При обработке в названном составе брак превышает 40-45Ъ деталей.

Цель изобретения — интенсифика- . ция процесса и повышение качества обрабатываемой поверхности.

Поставленная цель достигается тем, что состав для нитроцементации изделий, содержащий древесно-угольный карбюризатор и триэтаноламин, дополнительно содержит лимоннокислый аммоний и молибденовокислый аммоний при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:

Триэтаноламин 1,0-5 0

Лимо н но ки слый аммо н ий 0,5;2,0

Молибденовокислый аммоний 0,8-1,5

Древесно-угольный карбюризатор Остальное

Состав готовят путем добавления к стандартному древесно- угольному карбюризатору по ГОСТ 2407-73 фрак10

55 ций 3-10 мм триэтаноламина технического (С Н4ОН ) по ТУ 6-09-2448-72, лимоннокислого аммония (NH4) <С6 К О по ГОСТ 3653-70 и молибденовокислого аммония (NH4.)6 Моц 0 48 0 по

ГОСТ 3765-72, При укладке деталей в контейнер производится засыпка смеси на дно, затем пропитка ее триэтаноламином и далее укладка деталей на слой су-. хой смеси с последующим заполнением сухой смесью всего оставшегося объема над деталями. Нагрев контейнеров с мелкими деталями проводят при 900-1100 С в печи ШП-1 мощностью

5 кВт, максимальной рабочей температурой 1250 С. Длительность выдержки 2-5 ч.

B процессе карбидизации н предложенном составе в контейнере образовывается более активная атмосфера с повышенным по сравнению с известной смесью содержанием СО, СН4, Н, NH, расчет активность атомарного углерода у поверхности деталей. Увеличивается массообмен .углерода в присутствии атомарного азота и более стабилизируется депассивация поверхности хромсодержащих и Молибденовых спланон атомарным водородом. Исключается внутреннее окисление вследствие возгонки и восстановления окислов молибдена в водородосодержащей атмосфере. Как следствие, возрастает скорость и равномерность образования слоя, ускоряется образонание и рост глобулярных карбидов и карбонитридов в тонком поверхностном слое, Исключается пригорание состава к поверхности деталей и окисление поверхности на сталях и сплавах.

Гранулы карбюризатора, кроме участия в формировании активной атмосферы, предотвращают окомкование, спекание и пригар остаточных смолистых продуктов разложения триэтаноламина, наблюдающиеся при использовании сажи. Исключается пятнистая карбидизация, повышаются свойства слоя — микротвердость и износостойкость.

Пример 1.. Цилиндрические образцы иэ сплава ВХЧ на осноне хрома с исходной твердостью Ну

287 кгс/мм карбидизируют при

950 С н течение 3-х ч н предложенном составе, содержащем, Ъ: карбюризатор 95; триэтаноламина 3,5; лимоннокислыи аммоний 0,6; молибденовокислый аммоний 0,9. Слой карбидов имеет глубину 0,46 мм, микротвердость Н

714-758 кгс/мм, равномерен по всей поверхности, однороден по структуре. В сравнении с прототипом глубина слоя возрастает на 240 мкм, на поверхности отсутствуют участки с пригаром смеси, пятнистой карбидиэации не наблюдается. Содержание угле1047994 диаметром 14 мм карбидизируют при

980ОC в течение 3 ч в составе, содержащем, %: древесно-угольный карбюризатор 92; триэтаноламин 5; лимоннокислый аммоний 2; молибденовокислый аммоний 1 ° Слой с содержанием карбидов 63% имеет глубину

0,52 мм, микротвердость H6 = 9470

6о =

1162 кгс/мм, равномерен йо рабочей поверхности. Зона внутреннего окисления распространяется лишь на 56 мкм, в то время как при обработке в составе по прототипу общая глубина 0,27 мм, а зона внутреннего окисления превышает 14 мкм, Изностойкость слоя при абразивном трении

430-455 мин против 300-320 мин при обработке по прототипу. На всей карбидизированной поверхности отсутствуют участки пригара, характерные для обработки в сажевом составе, пропитанном триэтаноламином по прототипу.

Во всех случаях при обработке в предлагаемом составе исключены основные характерные для прототипа дефекты †.пригар ококсовавшейся смеси к поверхности деталей и неравномерность глубины слоя на различных участках поверхности.

Таким образом, возможна карбидизация теплостойких хромо- и молибденосодержащих сталей и сплавов на их основе, применяемых при изготовлении специальных конструкционных деталей в электротехнической промышленности, приспособлений и инструмента в машиностроительном производстве. Как показали результаты испытаний, увеличение скорости карбидизации достигается в 1,4-1,6 раза, эксплуатационные характеристики - износостойкость и теплостойкость увеличиваются в 2,1-2,7 раза.

Износостойкость г/см мин ъ

Состояние поверхности после х.т.о. р ть, /мм

Карбюризатор

Триэтаноламин

Лимоннокислый аммоний

Ровная, 1 -+ светло-серая без пригаров и окисления

95,0

3 5

Сплав ВХ4

750

0,46

0,6

950С Зч

Молибденовокислый аммоний

0,9

Известный

30,0

Сажа

Триэтаноламин 76,0 0,22

Барий углекис4,0 лый

"рода в слое достигло 1,47Ъ против

0,71% при обработке по прототипу.

Сравнительные характеристики слоя приведены в таблице. Снижение годержания триэтаноламина в составе смеси ниже 1%, а солей аммония ни5 .же 0,5% и 0,8Ъ соответственно приводит к уменьшению образования в газовой атмосфере активных поставщиков углерода — окиси углерода и метана, а также атомарного активного азота,снижается скорость роста кар.— бидного слоя.

Пример 2. Цилиндрические упоры из стали М6Ф2К8 карбидизируют в контейнере при 1000 С 2 ч в смеси, 15 содержащей, Ъ: карбюризатора 91,6; триэтаноламина 5; лимоннокислый аммоний 1,9; молибденовокислый аммоний 1,5. Диффузионный слой с содержанием карбидов до 65% имеет глуби-. gg ну 0,82 мм, микротвердость слоя

H = 857-891 кгс/мм2-против 0,56 мм и Н = 764-818 кгс/мм при обработке в карбюризаторе по прототипу.

Уменьшается зона внутреннего окис- 25 ления, имеющая пониженную твердость и являющаяся источником возникновения микротрещин, улучшается качество слоя, его износостойкость возрастает в 2,8 раза при контактном трении. При увеличении количества триэтаноламина выше 5% увеличивается образование смолистых веществ. При увеличении добавок лимоннокислого аммония выше 2% и молибденовокислого выше 1,5Ъ недопустимо увеличивается окислительная способность смеси.

Во всех названных случаях снижается скорость карбидизации, слой неравномерен по глубине и по содержанию углерода и азота. 40

Пример 3. Мелки.е матрицы из вольфрамомолибденовой стали Р6М5К5

Марка метериала,, Состав смес

Пригар смолистого

627 2,6 10 коксообраэного вещества

1047994

Продолжение таблицы

1080 С, 3 ч

2сО 0 94 925 0 1" 10

Лимо ннокислый аммоний

Молибденовюкислый аммоний

1,5

Известный

-3

1,6 10 Окомкование, спекание состава, пригар кокса к поверхности деталей

5,0 0,61 798

Сажа

Триэтаноламин

91,0.

Барий углекислый

4,0

П р и м е ч а н и е. Испытание в бое абразивных кругов в течение

148 ч при скорости вращения 320 об/мин.

Составитель Г. Бахтинова

Редактор М. Бандура Техред Л. Пилипенко Корректор И. Эрдейи

Заказ 7870/30 Тираж 956 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, X-35, Раушская наб., д. 4/5

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

1 2.

Сталь ЭХ2М4Ф Карбври затор 91, 5

Тризтаноламин 5,0

Детали серого цвета без пригаров