Способ газового азотирования быстрорежущих сталей

Способ газового азотирования быстрорежущих сталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к способу азотирования в среде частично диссоциированного аммиака. С целью повышения красностойкости инструмента за счет увеличения толщины и твердости упрочненного слоя при снижении хрупкости, после нагрева до температуры (Т) насыщения и выдержки при этой Т в среде аммиака инструмент из быстрорежущей стали подвергают охлаждению до 320-370°С, кратковременной выдержке при этой Т, последующему нагреву до Т насыщения и окончательной выдержке в инертном газе при этой же Т. Для получения нужной толщины слоя процесс ведут циклически с окончательной выдержкой в конце процесса, пропорциональной количеству его циклов, 2 з.п. ф-лы, 3 ил. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 5 С 23 С 8/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4246971/31-02 (22) 14.04.87 (46) 30.08.90. Бюл. № 32 (71) Тамбовское научно-производственное объединение "Тамбовполимермаш" (72) В.В. Никитин, А.П. Гуляев, Г.А. Молчанов и В.И. Коновальцев (53) 62!.785.51.06 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 12052 кл. С 23 С 11/16, 1947.

Геллер Ю.А. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 1975, с. 503. (54) СПОСОБ ГАЗОВОГО АЗОТИРОВАНИЯ

БЫСТРОРЕЖУЮЩИХ СТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к способу азотирования в среде частично диссоИзобретение относится к способам химико-термической упрочняющей обработки быстрорежущих сталей, а именно к азотированию. Цель изобретения — повышение красностойкости инструмента за счет увеличения толщины и твердости при снижении хрупкости.

В известном способе, включающем нагрев до температуры насыщЕния,, выдержку в среде аммиака при этой же температуре и рассасывание, последнюю операцию осуществляют путем охлаждения до 320-370 С, кратковременной выдержки при этой температуре, последующего нагрева до температуры насыщения и окончательной выдержки в инертном газе при этой температуре.

„„SU, 158 ОО А1

2 циированного аммиака. С целью повышения красностойкости инструмента за счет увеличения толщины и твердости упрочненного слоя при снижении хрупкости после нагрева до температуры (Т) насыщения и выдержки при этой Т в среде аммиака инструмент иэ быстрорежущей стали подвергают охлаждени» до 320-370 С, кратковремено ной выдержке при этой Т, последующему нагреву до Т насыщения и окончательной выдержке в инертном газе при этой же Т. Для получения нужной толщины слоя процесс ведут циклически с окончательной выдержкой в конце процесса, пропорциональной количеству его циклов. 2 э.п. ф-лы, 3 ил., .2 табл.

Кроме того, рассасывание осуществляют циклически с окончательной выдержкой в конце процесса, пропорциональной количеству его циклов.

Охлаждение и нагрев в среде инертного газа. после выдержки в среде частично диссоциированного аммиака позволяет в несколько раэ увеличить толщину диффузионного слоя.

На фиг.1 в обшем вице изображен процесс газового азотирования быст- . рорежущих сталей. Процесс ведут при температуре 510-540 С в среде частично диссоциированного аммиака в течение 1,5-2 ч, затем в.среде инертного газа проводят охлаждение до 320370 С, выдержку 0,25-0,35 ч и повторный нагрев до температуры насыщения.

После достижения этой температуры

1588800 прекращают подачу инертного газа и подают аммиак со степенью диссоциации Ы,= 25-35Х. Предлагаемый процесс следует проводить не более 10-12 цик5 лов (достигаемая толщина слоя при этом — 0,35-0,4 мм) . Дальнейшее увеличение количества циклов нецелесообразно.

После осуществления процесса 10 с определенным количеством циклов проводится дополнительное охлаждение до температуры 320-370 C в среде инертного газа, выдержка 0,25-0,35 ч, повторный нагрев до температуры 510 - 15

540 С и окончательная выдержка в срео де инертного газа в течение времени, соответствующего эмпирически полученной формуле

Т = (0,5-0,6)n ч где n — количество циклов.

Пример 1. Необходимо получить диффузионный слой на стали P6N5 тол- - 5 щиной 0 1 мм без образования на поверхности хрупких высокоаэотистых фаз и с пластической переходной зоной. Согласно предлагаемому способу схема процесса, обеспечивающего полу- 30 чение такого слоя, показана на фиг.2.

В печь подают инертный гаэ и проводят нагрев до температуры 510-540 С, о после достижения температуры насьпцения производится подача аммиака и 35 отключение азота, насыщение поверхности стали проводится в течение времени 1,5-2 ч, после чего следует охлаждение в среде инертного газа до

320-370 С, выдержка 0,25-0,35 ч и 40 повторный нагрев до температуры насыщения. Окончательная выдержка при температуре насьпцения в среде инертного газа составляет 0 5-0,6 ч.

Пример 2. Необходимо получить 45 диффузионный слой на стали Р6М5 толщиной 0,15-0,17 мм.

В этом случае проводят 3 цикла процесса согласно схеме фиг.3. Окончательная выдержка в среде инертного гаэа при температуре 510-540 С после о промежуточного охлаждения до 350370 С, выдержки и последующего наго рева в среде инертного газа — (0,50,5)к3 = 1,5-1,8 ч, 55

Формирование азотированного слоя " в процессе реализации предлагаемого способа происходит следующим образом.

Первоначально в среде насыщающего газа при температуре аэотирования

510-540 С образуется слой ненасьпценного Ы,-раствора, толщина которого увеличивается со временем. В насьпцающей среде инструмент выдерживают при температуре аэотирования 1,5-2 ч.

Верхний предел выбирается из условия образования на поверхности хрупкой зоны химических соединений, Экспериментально установлено, что при температуре азотирования 510-540 С образование Я -фазы на быстрорежущих сталях происходит через 1,5-2 ч. Поэтому насыщающую среду заменяют инертным газом и проводят охлаждение до 320—

370 С, выдержку в течение 0,250,35 ч и повторный нагрев в среде инертного газа вызывает выделение сложных метастабильных .нитридов легирующих элементов, .что увеличивает градиент концентрации азота между поверхностью металла и нижележащим слоем насьпценного раствора, что способствует быстрому рассасыванию зоны высокоазотистых фаэ при последующем ". нагреве (достаточная скорость нагрева от 320-370 С до 510-530 С 80—

150 град/ч).

Использование инертного газа при охлаждении, выдержке и нагреве исключcåò возможность адсорбции ионов азо! та при низких температурах, т.е. предупреждает образование нитридных фаз в поверхностных слоях металла, когда коэффициент диффузии очень мал.

Структура азотированного слоя— насьпценный О4 -раствор с мелкодисперсными нитридами . На поверхности — слой, малоазотистой нехрупкой -фазы толщиной 1-3 мм.

Результаты сравнительных испытаний стойкости инструмента представлены в табл.1.

Испытания проводили по режимам, предусмотренным технологией. В табл.1 показаны относительные стойкости инструмента, упрочненного по известному и предлагаемому способам по сравнению с инструментом, подвергнутым стандартной термической обработке.

Как видно из табл,1, предлага мый способ по сравнению с известным, обеспечивает повьппение стойкости и твердости и толщины диФФузионного слоя.

В табл,2 приведены данные по красностойкости и хрупкости изделий по предлагаемому и известному способам, 5 1588800

Ф о р м у л а и з î б р е т е н и я путем охлаждения до 320-370 С, выдержки при этой температуре и последующеI . .Способ газового азотирования ro нагрева до температуры наж1щения в быстрорежущих сталей, включающий наг- среде инертного газа. рев до температуры насыщения, выдерж- 2. Способ по п.I, о т л и ч а юку в среде аммиака при этой темпера- шийся тем, что выдержку при 320туре и диффузионный отжиг, о т л и — 370 С осуществляют в течение 0,25о чающий ся тем, что, с целью 0,35ч. повьппения красностойкости за счет Ið 3. (.пособ по пп. I и 2,о т л и ч аувеличения толщины и твердости ю шийся тем, что диффузионный при снижении хрупкости, диффузион- отжиг осуществляют с числом циклов ньй отжиг осуществляют циклически 1-12.

Таблица l

1»

Наименование и ратнер инструмента

Величество циклов предлагаемого процесса и отно снтельная толщина слоя

Твердость НУ по способу

Обраба тНваемая деталь

Твердость

НВ

Относительная стопкость инструмента

Покаэателн работоспособности

Предлагаеммй

Нэвестиь|Я эвест- ПредлаимЯ га еВеВЯ

Фреев червячная модуль н

l 5

40Х 220-255

950- 1000 1,2-1,4 2-3

l-0,08-0,1 мм

Il00

Толпила слоя на

Фреэа червячная н 2,5

Фреев червяч ная m 6

Нетчнк 7В32<2

Нетчнк Н36э2

Реэцн проходные инструменте иэ стаям Р6Н5 при обработке по нэвестному спосо6V составляла

0,03-0,04 мм

ВВ

2-2,5

2-0,12-0,15 мч

1200-1300

40Х 220-255

1 3 я

ВВ

ВВ

45 270-300 2/3-0,12-0,18 мм

45 145 6-0,25 мм

45 145 7-0,3 мм

1200-1300

1200-1300

1200- 1 300

l 2

1,75

t,6

1,8-2

2 ° 7

2,6

1200-1300

1,9

4-5

45 220-230

8,0,3-0,33

Таблица2

В

Сталь

ХрупКОСТЬэ балл

КоличестИнтервал

ОХЛа7НДЕния, С б

КрасноСТОН=

0 кость, С

Толщина слоя, МКМ

Показатели работоспособноcTH

ВО ЦИКЛОВ процесса

200-300 700

Р6И5

0,07-0,09

Работоспособные пластичные диффузионные слои

0,08-0,1

О,!2-0,14

320-3 70 700

200-300 700

320-370 705

200-300 690

320-370 720

Р6И5

3(известный) PабОтОспОсОбный „ пластнчнь04 слой

Хрупкий неработоспособный слой

Работоспособный пластичный слой

Хрупкий неработоспОООбиьпЪ слой

0,15-0,17

0,24-0,26

0,3-0,32

7(Известный) P6M5

l0-12(иэ- 200-300 680 вестный)

320-370 725

PабОтОспОсОбный пластичный слой

Хрупкий неработоспособный слой.

Р6М5

0,3-0,35

0,4-0,44

1588800 фиг.З

Составитель И. Петров

Редактор М. Недолуженко Техред Л,Олийнык

Корректор T. Палий

Заказ 2518

Подписное

Тираж 815

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС,.P

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

520-370

Фиг. f