Состав для нитроцементации стальных изделий
Иллюстрации
Показать всеРеферат
СОСТАВ ДЛЯ ИИТРОЦЕМЕНТАЦИИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, содержащий Цианаты щелочных металлов, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения насьвдакадей спрсобности состава, он дополнительно содержит карналлит при следукнцем соотношении компонентов , мас.%: Карналлит30-70 Цианаты щелочных металлов Остальное
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЯ4АЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
369 С 23 С
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧИРЦТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ м ДА ЩЦ >ß
1 Ч НА%
И ЬМ И(ЛЕМА (21) 3497952/22-02 (22} 11.10.82 .(46) 07.04.84. Бюл.Р 13 (72) В.Г.Артемчук и В.Н.Клюев (53) 621.785.51 ° 06(088.8) (56) 1..Минкевич А.Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавоз..
М., 1965, с,136.
2. Авторское свидетельство СССР
Р .771187, кл. С 23 С 9/00, 1979..
3. Патент СССР 9 805954, кл. С 23 С 9/16, 1981.
„„SU„„„ßßÄÙ (54)(57) СОСТАВ ДЛЯ ИИТРОПЕИЕНТАЦИИ
СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИИ, содержащий цианаты щелочных металлов, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения насыщающей способности состава, он дополнительно содержит карналлит при следующем соотношении компонентов, мас.В:
Карналлит 30-70
Цианаты щелочных металлов Остальное
1084336
1600
1225
4g 2
50
625
225
45 5
100
Пример 1. Осуществляют хими- .
>:55 ко-термическую обработку в указанных в Табл.1 расплавах s течение 1 ч по режимам. укаэанным в табл.2.
Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке металлов и сплавов, и может быть использовано при изготовлении инструмента деталей машин, при-. боров, пресс-форм для литья, механизмов и других изделий, работающих в условиях трения.
Известен состав для нитроцементации, содержащий цианиды, цианаты и карбонаты щелочных металлов j1).
Однако указанный состав весьма токсичен из-эа высокого содержания цианидов.
Известен нетоксичный состав для нитроцементации остальных деталей, содержащий водный раствор полиакрил.амида. При нитроцементации в указанном составе изделия предварительно нагревают токами высокой частоты, а затем погружают в водный раствор полиакриламида и выдерживают в нем
1-5 мин 2 .
Такой процесс нитроцементации неэкономичен, так как требует использования дорогостоящей установки ТВЧ.
Кроме того, при погружении нагретых изделий в водный раствор полиакрил.амида возникают высокие термические напряжения, который могут привести к образованию трещин и короблению.
В указанном составе невозможно получить на поверхности изделий диффузионные слои значительной толщины изза кратковременности процесса.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эфФекту является состав, содержащий, мас 5:
KCN0 б4, NaCNO 1б, К2СО> 1б, Na2CQ
4 (3).
Однако этот состав обладает окислительными свойствами и в процессе обработки на поверхности изделий образуется окисный слой, толщина которогО возрастает с увеличением выдержки. Окисный слой замедляет диффузию активных элементов, что снижает насыщающую способность состава, ухудшает товарный вид изделий и требуется дополнительная обработка изделий, назначение которой удаление с поверхности изделий образовавшегося налета, что удорожает процесс.
Цель изобретения — повышение насыщающей способности состава.
Поставлениая цель достигается тем что состав для нитроцементации стальных изделий, содержащий цианаты щелочного металла, дополнительно содержит карналлит при следующем соотношении компонентов, мас.В:
Карналлит 30-70
Цианаты щелочных металлов Ос таль ное
Карналлит представляет собой кристаллический продукт белого цвета с сероватым и розоватым оттенком. Химическая формула карналлита КС1М6С1 6Н20
Температура плавления 265 С. Он не
5 ядовит и не вэрывоопасен как в исходном., так и в расплавленном состояниях.
Вводимый в состав для нитроцементации карналлит путем химического
10 взаимодействия растворяет оксидный слой, образующийся на поверхности изделий в процессе обработки, что приводит к повышению насыщающей способности всего состава.
В качестве цианатов щелочного металла используют цианат калия и цианат натрия.
Оптимальное содержание карналлита в расплаве установлено в пределах 30- 70 мас.Ъ Содержание карналлита менее 30 мас.% не целесообразно, так как состав обладает высокой активностью и на поверхности изделий образуется сажистый налет, а при содержании карналлита более 70 вес.% составА быстро истощается. Период полной дессоциации цианатов калия или натрия в зависимости от содержания карналлита в составе представлен в табл.1.
Таблица 1
99 Содержание карналли- Период полной пп та, мас,Ъ. диссоциации
35 цианатов, ч
П р и м е ч а н и е. Цианат калия или
50 цианат натрия остальное.
Зависимость толщины диффузионного
:слоя от температуры нитроцементации
6О и состава (материал -армко-железо) прй продолжительности нитроцементации 60 мин показана в табл.2.
1084336
Таблица 2 с I
3 Г
Состав расплава, мас.Ъ
Толщина слоя, мкм, при температурах
Качество поверхности изделий
1 I !
500 С. 540 С 480 С 620 С
KCNO-б4, NaCNO — 16, К2СО3 — 16, Na>CO> — 4
117
155 232 272 Сажистый налет.
Карналит-10
КСИΠ— остальное
123 . 162 241
284 То же
Карналит-30
KCN0 - остальное
137 182 273
322 Хорошее
Карналлит-50
KCN0 — остальное
134 178
315 То же
265
Карналлит-70, KCN0 - остальное
128 170
254 302
Карналлит-90
KCN0 — остальное
132
216 234
Карналлит-10
:ИаСИО - остальное
Карналлит-30
NaCN0 - остальное
158 238 280 Сажистый налет
125
320 Хорошее
175 269
136
Карналлит-50
NaCN0 - остальное
135 . 182
310 То же
263
Карналлит-70
ИаСИО
124 168
245 198
Карналлит-90
NaCN0 - остальное
210 231
95 128
Как видно иэ таблицы толщина диффузионного слоя в предлагаемом со- ставе приблизительно на 10-20-.5 выще, чем s известном.
Микротвердость диффузионного слоя после нитроцементации в известном и предложенных составах представлена в табл.3.
Таблица 3
Состав расплава, мас -1%
Микротвердость слоя, Ну кг/мм, при
Материал
KCNO 64, NaCNO 16
38ХМЮА
1280
45ХНМФА, RICO> 16, Na СО 4
1250
1265
1250 1190
Р6М5
100
Карналлит-30
1280 1140 1050
900
1260 1200 1080 940
1280 1250 1200 .985 цианат калия - остальное
Р6М5
38ХМЮА
4 5ХНМФА
500 С 540 С 580 С 620 С
1, 1200 1000 920
1180 1050 . 950
1084336
Продолжение табл. 3
Микротвердость слоя, Ну кг/мм, t при
Состав расплава, мас, 9
Материал
500 С 540 С 580 С 620 С
38ХМЮА
45ХНМФА
Карналлит-50
1200 1180 1020
1220 1200 1110
1280 1200 1195
894, .цн ан ат калия — остальное
950
P6Yi5
980
38ХМЮА
45ХНМФА
Кари алли т- 7 О, 1100 1080 990
1 цианат калия - остальное,1150 1100 980
1180 1160 1110
850
Карналлит-30 цианат натрия
38ХМЮА
45ХНМФА
1190 э 100 930
1200 1190 980
1200 1190 980
1180 1070 900
1190 1100 960
1200 остальное
P6N5
38ХМЮА
45ХНМФА
Карналлит-50 цианат натрия остальное
1270 1250 1190 960
Р6М5
1190 1100 980 820
Карналлит-70
38ХМЮА
45ХНМФА цианат натрия — остальное 1100 1080 950 840
1080 1080 960 900
П р и м е ч а н и е. П одолжительнусть нитроцементации составляет 6 ч.
Пример 2. Изделия из стали диффузионного слоя составляет 19 мкм, марки 45ХНМФА подвергают нитроцемен а поверхностная микротвердость тации в расплаве, исходный состав ко 1250 кг/мм . Окислов на поверхности торого содержит 70 мас.Ъкарналлита зенкеров не обнаружено. аc.> цианата натрия. Темпера- Таким образом, предложенный состав тура процесса составляет 500 С, а. и 30 ма . ц о 455 для нитроцементации изделий из с из стали продолжительность выдержки 6 ч. В и сплавов по сравнению с базовым обпроцессе нитроцементации расплав про- разцом, за который принят состав, дувается воздухом в количестве содержащий, Ъ е КСЕРО- — 64, NaCNO
250 л/ч. Толщина диффузионного слоя 16, К СΠ— 16;Na2CO>-4, позволяет составляет 133 мкм, а поверхностная 5О повысить насылающую способность сомикротвердость 1180 кг/мм . Окислов става в 1,5 раза и предотвратить на поверхности изделий не обнаруже- образование окисного слоя на поверхно. ности изделий, вследствие этого ЙоПример 3. Венкеры иэ стали вышается скорость формирования дифмарки Р6М5 пЬдвергают нитроцемента- 55 фузионного слоя и становится воэможции в расплаве, исходный состав ко- ным исключить дополнительную обработторого содержит 50 мас.Ъ карналлита ку, связанную с очисткой изделий пои 50 мас. .-,цианата калйя. Температу- сле нитроцементации. ра процесса 540 С, а продолжительность Испытания предложенного состава выдержки 10 мин. В процессе нитроце- ф показали, что скорость роста диффументации расплав продувается возду- зионного слоя в процессе нитроцеменхом в количестве 220 л/ч. Толщина тации хорошая.
ВНИИПИ Зажав 1931/21 Тираж 900 . Подписное
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, Ул.Проектная, 4