Расплав для азотирования стальных изделий

Расплав для азотирования стальных изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к химикотермической обработке, в частности к азотированию в расплавах. Цель изобретения , - увеличение насыщающей способности расплава. Расплав для азотирования стальных изделий содержит цианат щелочного металла и в качестве активатора - кальдийцианамид при следующем соотношении компонентов,мае.%: цианат щелочного металла 40-80; кальцийцианамид 5-15; углекислая соль п;елочного металла - остальное. Использование расплава обеспечивает скорость роста диффузионного слоя в 1,1- 1,3 раза выше по сравнению с известными при одновременном повышении твердости карбонитридной зоны на 3- 5%. 2 табл. о 00 ел ел 05

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЩИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5D 4 С 23 С 8/50

ГОСУДАРСТВЕННЦЙ КОМИТЕТ СССР

QO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ВСЕСОЮИИ списочник иэоврсткния

К ABTOPCKGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4100846/31-02 (22) 04.08.86 (46) 30.11.87. Бюл. В 44 (71) Белорусский технологический институт им. С.М.Кирова (56) Авторское свидетельство СССР

У 479825, кл. С 23 С 8/50, 1975.

Авторское свидетельство СССР

Р 943322, кл. С 23 С 8/48, 1982. (54) РАСПЛАВ ДЛЯ АЗОТИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ (72) В.Б.Вишневский,.Б.Н.Пальчевский, И.Г.Довгялло, И.Г.Соловьев и О.К.Рябцева (53): 621.785.51.06 (088.8)1

„„SU„„1355641 A 1 (57) Изобретение относится к химикотермической обработке, в частности к аэотированию в расплавах. 1 ель изобретения. — увеличение насыщающей способности расплава. Расплав для азотирования стальных изделий содержит цианат щелочного металла и в качестве активатора — кальцийцианамид при следующем соотношении компонентов,мас.%: цианат щелочного металла 40-80; кальцийцианамид 5-15> углекислая соль щелочного металла — остальное. Использование расплава обеспечивает скорость роста диффузионного слоя в 1, 11,3 раза выше по сравнению с известными при одновременном повышении твердости карбонитридной эоны на 35%. 2 табл.

1355641

2MeNCO + О г Me + 2N + СО (1) 2CO = Сог+ С (2) 40 где Ме — ион щелочного металла Na+ или К .

Кислород содержится растворенным в соляной ванне, постоянно поступает из воздуха в поверхностные слои ванны и диффундирует в расплав, а также вносится в расплав деталями и приспособлениями во время работы, в результате чего равновесие реакций (1) и (2) сдвинуто вправо.

Цианат щелочного металла в производственных условиях готовят сплавлением углекислой соли щелочного металла с мочевиной по реакции с5 . 5

МегСО + 2CO(NH >) = 2MeNCO + CO> + (3) + НгО + 2NHy

Изобретение относится к химикотермической обработке, в частности к процессам насьпцения поверхности металла и сплавов азотом, и может быть

5 использовано в машиностроительной, станкостроительной, нефтехимической, химической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — повьппение на- 10 сыщенной способности расплава.

Расплав для азотирования стальных изделий содержит цианат щелочного металла, углекислую соль щелочного металла и в качестве активатора — каль- 15 цийцианамид при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цианат щелочного металла 40-80

Кальцийцианамид 5-15

Углекислая соль щелочно-!

20 го металла Остальное

Кальцийцианамит имеет химическую формулу СаСйг. Технический продукт имеет серый цвет за счет примесей углерода (9-13 ) и содержит 55-65 25

СаСИ

Введение кальцийцианамида в состав возможно как при наплавлении, так и непосредственно в расплав при температуре аэотирования. 30

Цианат щелочного металла при плавлении (350-570 С) является источником активного азота и углерода., которые взаимодействуют с поверхностью металла, насьпцая ее и диффундируя внутрь по реакциям:

В расплаве содержатся в некотором количестве практически все компоненты реакции (3), даже химически связанные молекулы воды, которые полностью удаляются лишь при температуре около 700 С, Кальцийцианамид гидролизуется по схеме

Н О

CaCN СО(ИН ) + СаО, (4) т.е. получается дополнительное количество мочевины, которая взаимодействует с карбонатом щелочного металла по схеме (3) с образованием цианата.

Окись кальция взаимодействует с углекислым газом, образуя СаСО, который в расплаве ванны с NH по схеме

CaCO> + 2NH> = CaCN> + 3Н О (5) вновь образует кальцийцианамид.

Кальцийцианамид выполняет роль поставщика мочевины в расплав, эа счет которой увеличивается работоспособность ванны. Расплав цианата щелочного металла без добавки CaCN работает до истощения 10 сут, после чего необходимо производить его замену. Расплав же с добавкой СаСИг в укаэанных пределах работает без замены ?О сут. Работоспособность расплава контролируется химическим анализом на содержание цианата щелочного металла по технологии, принятой на заводе.

Пример 1. 35 мас. цианата натрия смешивают с 60 мас, углекислого натрия. Смесь плавят в тигле из нержавеющей стали при 550 С. В расплавленную смесь добавляют 4 мас. кальцийцианамида. В готовый расплав опускают образцы из стали 45, Азотирование осуществляют при 560 С в течение 1,5 ч..

Примеры 2-10 по диффузионному насьпцению тех же материалов в тех же температурно-временных условиях, но при различном соотношении указанных компонентов выполнены аналогично и сведены в табл. 1.

Увеличение содержания цианамида кальция целесообразно, так как поверхностный слой становится рыхлым, что снижает твердбсть.

1355641

Остальное щелочного металла

Таблица 1 Время

Твердость, H 5tt

Толщина

Пример.

- насы

; щения

1, Диффузионного слоя, Карбониткой

Цианур- CaCN г амид зоны, мкм

810

0,32

1,5

36 и

23 и

0,33

36

40 — 55

820

0,36 и

830

40 и»

850

0,38

60

60

6 и и

0,39

840

0,41

15 и и

80 и

0,40

16 и

820

0,34

82 и и

0,35

Известный

810

0,32 22

50

Работоспособность различных составов ванн приведена в табл. 2.

О циклах не может идти речи, поскольку расплав разлагается с выделе- иием активных азота и углерода постоянно и количество обработанных деталей зависит от потребности производства, емкости ванны, величины деталей, т.е. технологических режимов 10 работы ванны.

Использование предлагаемого расплава обеспечивает при равных прочих условиях насьнцения скорость роста диффузионного слоя в 1,1-1,3 раза вы- 15 ше по сравнению с известным при одновременном повьпнении твердости карбонитридной зоны (3-5%). Кроме того, работоспособность (долговечность)

Состав для азотироваиия, мас.%

КаСКО I КСЕРО КагС03 КС01 предлагаемого расплава увеличивается в 2 раза по сравнению с известным.

Ф о р м у л а изобретения

Расплав для азотирования стальных изделий, содержащий цианат щелочного металла, углекислую соль щелочного металла, углекислую соль щелочного металла и активатор, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повьппения насьнценной способности, он в качестве активатора содержит кальцийцианамид при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цианат щелочного металла 40-80

Кальцийцианамид 5-15

Углекислая соль

1355641

Таблица 2

Количество цианата мас.% через сутКоличество добавляемого

Исходное ко-, личестцианамида кальция, мас.% во циа10.

20 ната, мас.%

31 29

37 32

45 35

60 40

57 36

60

15

16

Известный, 50

26 (подлежит замене) Составитель Н.Дожкенкова

Техред Л.Олейник Корректор И.Эрдейи

Редактор Ю.Середа

Заказ 5753/25 Тираж 937 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðoä, ул.Проектная,4