Способ азотирования стальных изделий
Иллюстрации
Показать всеРеферат
СПОСОБ АЗОТИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, предусматривающий вакуумирование , нагрев до температуры обработки в среде аммиака при повышенном давлении и выдержку, о т л ичающи и с я тем, что, с целью интенсификации процесса, а также повышения пластичности и усталостной прочности, осуществляют нагрев до 500-570 С, выдержку при этой температуре 20-30 мин при давлении 39,953 ,3 кПа, после чего давление снижают до 13,3-20 КПа и продолжают выдержку.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
3(59 С 23 С 11 16
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВ(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3533596/22-02 (22) 06.01.83 (46) 23.03.84. Бюл. в 11 (72) Ю.М.Лахтин, Я.Д.Коган, С.М.Сошкин и В.К.Седунов (71) Московский автомобильный завод им. И.A,Ëèõà÷åâà и Московский автомобильно-дорожный институт (53) 621.785.532(088.8) (56) 1.Лахтин Ю.М, и Коган Я.Д.
Аннотирование стали. М., "Машиностроение", 1976, с. 113.
2 ° Авторское свидетельство СССР
Р 663757, кл. С 23 С 11/16, 1976.
„.SU„„A (54)(57) CGOC0B АЗОТИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИИ, предусматривающий ваку. умирование, нагрев до температуры обработки в среде аммиака при повышенном давлении и выдержку, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью интенсификации процесса, а также повышения пластичности и усталостной прочности, осуществляют нагрев до
500-5700С, выдержку при этой температуре 20-30 мин при давлении 39,953,3 кПа, после чего давление снижают до 13,3-20 кПа и продолжают выдержку.
1081239
Изобретение Относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке металлов, в частности к способам азотирования для упрочнения стальных изделий.
Известен способ азотирования сталей, который заключается в том, что детали помещают в печь, в которую затем подают аммиак до давления
101,7-102,5 кПа (1,004-1,012 атм).
После этого детали нагревают до
500-570ОС и выдерживают в течение времени, необходимого для получения азотиронанного слоя заданной толщины (1).
Недостатком этого способа явля- 15 ется большая длительность процесса, трудность регулирования строения и состава диффузионного слоя, низкая пластичность получаемого нитридного слоя.
Ниаболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому является способ азотирования стальных изделий, согласно которому иэделия помещают в муфель, который затем вакуумируют до давления 0,1-1 Па (10 -10 2мм рт.ст. ), после чего производят нагрев до 500650еС и в муфель подают порцию ammaка до давления 10,1-70,9 кПа (0,10,7 атм), выдерживают при заданной температуре в течение времени (10 мин), которое давление в муфеле повышается на 10,1-50,6 кПа (0,10,5 атм), в результате чего давление в камере составляет 11,1
121,6 кПа (0 11-ft2 атм ). При заданной температуре изделия выдерживают в муфеле в течение времени, необходимого для получения заданной толщины азотированного слоя с периоди- 40 ческой рециркуляцией аммиака через кажлые 10 мин (23.
Недостатком известного способа является тот факт, что обработанные, таким образом, изделия обладают не- 45 достаточной пластичностью и неудовлетворительным сопротивлением усталости.
Целью изобретения является интенсификация процесса, а также повышение пластичности слоя и его усталостной прочности.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу аэотирования стальных изделий, предусматривающему вакуумирование, нагрев до температуры обработки в среде ammaка при повьааейном давлении и выдержку, осуществляют нагрев до 500-570 С, выдержку при этой температуре 20
30 мин при давлении аммиака 39,9
53,3 кПа, после чего давление снижают до 13,3-20 кПа и продолжают выдержку.
На первой стадии процесса выбор диапазона давлений 39,9-53,3 кПа и 65 времени выдержки 20-30 мин обусловлен высокой активностью насыщаемой поверхности изделий и высоким азотным потенциалом газовой среды, что позволяет быстрее достичь предельную растворимость азота в е(,-железе эа указанное время без образования на поверхности изделий хрупкой - и
° °
-фаэ. Давление 13,3-20,0 кПа
0,13-0,20 атм ) меньше давления диссоциации нитридов основного металла (Fe2N и Ре+0) и соответствует предельной растворимости азота в
gt-железе.
При таком способе азотирования наблкщается повышение пластичности и усталостной прочности, интенсификация роста диффузионной зоны азотистого o(-твердого раствора, так как на поверхности не образуется нитридного слоя иэ - и 7 -фаз, замедляющих диффузию азота в глубь металла.
Изделия с развитой диффузионной зоной азотистого ц(.-твердого раствора обладают высокой пластичностью, износостойкостью при больших удельных нагрузках.
Способ осуществляется следующим образом.
Иэделия помещают в муфель печи, который затем вакуумируют с помощью форвакуумного насоса до давления
1-5 Па (10 2мм рт,ст.). Затем в муфель подают аммиак до давления 39,953,3 кПа (0,4-0,53 атм) и иэделия нагревают до 500-570 С. При этих технологических параметрах изделия выдерживают в муфеле 20-30 мин. В течение этого времени в муфеле поддерживается данное давление, что достигается регулированием скорости откачки и скорости натекания ammaка. По истечении этого времени давление аммиака в муфеле снижают до
13,3-20,0 кПа (О, 13-0,20 атм ) и выдерживают в течение времени, необходимого для получения заданной глубины азотированного слоя (4-10.ч}.
Пример 1. Азотировали ст. 38Х2МОА при 570еС в течение
4 ч 25 мин. В предварительно вакуумированный муфель подавали аммиак до давления 46,6 кПа (0,46 атм) и негревали до 570 С. При этих параметрах выдерживали 25 мин. После этого снижали давление в муфеле до 18,7 кПа (0,18 атм) и выдерживали 4 ч, поддерживая постоянным данное давление до конца процесса.
II р и м е р 2. Азотировали ст. 40Х при 550ОС в течение 4 ч
20 мин. В предварительно вакууМированный муфель подавали аммиак до давления 42,6 кПа (0,42) атм и наг-, ревали до 550 С. При этих параметрах выдерживали 20 мин. После этого снижали давление в муфеле до 16 кПа
1081239
Пластичность "
Глубина азотированного слоя, мм
Время вы0 держки, ч
Температура азотирования, С
22 2 с
17,5
7 8 с
4,42
0 30
38X2N0A 570
5,3
62,5
0,20
14 1
«А
10,2
5 2
34,33
0 37 с
0,30
550
40Х
0 09
0,06.10,5
Х12М
500
Испытания не проводились
4Х5В2ФС 570
0 35 с
0,27
6 5
67,5
28
8 5
А»
5,5
+В числителе приведены результаты по предлагаемому способу, в знаменателепо известному.
Использование предлагаемого способа позволит интенсифицировать процесс насыщения в 1,2-1,5 раза и получить изделия, обладающие более высокой пластичностью и усталостной прочностью, что обуславливает увеличение их работоспособности в условиях эксплуатации, Составитель, T.Ñòåïàíîâà
Техред С. Мигунова Корректор В.Гирняк
Редактор Г.Волкова
«
Заказ 1482/24 Тираж 900 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, 3 -35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r.ужгород, ул.Проектная, 4.,(О, 16 атм) и выдерживали 4 ч, поддерживая .постоянным данное давление до конца процесса.
Пример 3. Аэотировали штамповую ст. 4Х5В2ФС при 570 С в течение 6 ч 30 мин. В предварительно .вакуумированный муфель подавали ам° ° ° ак до давления 53,3 кПа (0,53 атм! и нагревали до 570 С. При этих технологических параметрах выдерживали 30 мин. После этого снижали давление в муфеле до 20 alla (0,20 атм1 и выдерживали 6 ч, поддерживая постоянным давление до конца процесса.
Пример 4. Азотировали штамповую ст. Х12М при 500 С в течение
10 ч 30 мин. В предварительно ваку-. умированный муфель подавали аммиак до давления 53,3 кПа (0,53 атм) и нагревали до 500ОС. При этих технологических параметрах выдерживали 30 мин. После этого снижали давление в муфеле до 20 кПа (0,20 атм и выдерживали 10 ч, поддерживая постоянным данное давление до конца процесса.
Оценку качества полученного покрытия проводили путем измерения тол1О щины азотированного слоя методом микроструктурного анализа и измерения микротвердости, кроме того, на образцах определялась пластичность при растяжении и предел ус15 талости 6-1 на базе 5 ° 10 циклов.
Результаты испытаний приведены в таблице.