Способ химико-термической обработки стальных изделий

Способ химико-термической обработки стальных изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

еатеит:.; .

i увив и тена "т:. с=-А

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено06,03,75 (21)2111253/01 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано05.11,76.Бюллетень № 41 (45) Дата опубликования описания 15.12.76 (11) 534520 (51) M. Кл.з

С 23 С 11/14

Государственный комитет

Совета Миниотров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 621.785. .533(088,B) В, М. Зинченко, В, Н. Глущенко, Г. А. Кондрашева, М, Я. Иванюк, В. Я. Волкова и Л, Н. Белякова (72) Авторы изобретения

Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт технологии автомобильной промышленности (71) Заявитель (54) СПОСОБ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к области химико-термической обработки, в частности к газовому азотированию ипи нитроцементации.

Известны различные способы кратковременного азотирования ипи нитроцементации, обеспечивающие значительное повышение усталостной прочности, износостойкости и противозадирных свойств изделий (1).

Известен также способ нитроцементации щ в среде аммиака и городского газа (или .эндогаза), заключающийся в нагреве до

>о

560-580 С, выдержке при этой температуре и последующем охлаждении (2). Микроструктура поверхностной зоны детапи, нит- 15 роцементованной по этому способу, состоит из двух слоев: карбонитридного и лежащего под ним диффузионного. Глубина слоев зависит от марки материала и режима обработки. (Глубина карбонитридного слоя 0,002- 20

-0,03 мм, глубина диффузионного слоя— до нескольких десятых допей миллиметра).

Так,на стали 40Х после нитроцементации по известному способу в среде аммиака городского газа (50% аммиака и 50% город2 о ского газа), при температуре 570 С в течение 4 час получают карбонитридный слой глубиной до 20 мкм и диффузионный слой глубиной до 0,4 мм. Однако современное производство требует более высоких механических свойств и, следовательно, более глубоких и качественных слоев. Известный способ не решает поставленную задачу, так как получение более глубоких слоев сопровождается появлением дефектов в поверхностных участках слоя. Это вызвано присутствием водорода в стали. Водород всего з присутствует в стапи, растворяется в ней в процессе выплавки, при термической обработке, сварке. Водород в стали находится в трех формах: растворенный в связанном состоянии на границах неметалпических включений и поверхности пор, в молекулярном состоянии.

Бель изобретения - увеличение глубины упрочненного слоя за счет удаления водорода из твердого раствора о -железа. Это достигается тем, что при нагреве до температуры процесса насышения стали азотом и углеродом предварительно выдерживают

5345 о при 300-400 С в течение 1-3 час и нагревают до температуры насыщения в атмосфере азота, При выдержке в течение 1-3 час о при температуре 300-АОО С из твердого раствора сС -железа выделяется водород.

Значенйе энергии активации выделения этой фракции сопоставимо с величиной энергии, которую необходимо затратить для процесса диффузии в объемах металла, Выделение водорода при указанной температуре снижает газосодержание стали, а это увеличивает коэффициент диффузии азота и углерода в нее в несколько раз. Так при снижении содержания газов в стальном изделии с

11,4 см /100 г до 3,2 см /100 r коэффициент диффузии углерода увеличивается !5 с 2,5 10 до 8.10 см / сек °

Способ осуществляется следующим образом.

Стальные изделия нагревают в атмосфео ре азота до 300-400 С и выдерживают при 2С этой температуре 1-3 час. После выдержки нагревают изделия в атмосфере азота до о

560-620 С, По достижении необходимой температуры подают аммиак и эндогаз или городской газ. Можно подавать один аммиак Щ или аммиак и азот. Атмосфера выбирается в зависимости от вида термообработки (азотирование или нитроцементация) ° Затем при о

560-620 С в соответствующей газовой атмосфере производят выдержку, время ко- р торой зависит от вида изделия, По окончании выдержки изделия охлаждают (на воздухе, в воде или с печью).

Пример, Образцы из стали 40)(наго ревают в атмосфере азота до 350 C и при ш этой температуре выдерживают 1 час, После выдержки продолжают нагрев в атмосфе20 4 о ре азота до 570 С. По достижении этой температуры подают 50 аммиака и 509 городского газа и выдерживают в течение

4 час, после чего охлаждают вместе с печью.

В результате обработки на образцах из ста-. ли 40Х получают карбонитридный слой глубиной до 25 мк при общей глубине диффузионной зоны до 0,5-0,6 мм. Увеличение глубины карбонитридных слоев происходит при сохранении их плотности и достаточно высокой твердости — до Н =800 900кг/мм. и

Увеличение глубины кароонитридных слоев на 20У значительно повышает износостойкость материала. Наряду с повышением износостойкости повышается усталостная проч= ность материала в результате увеличения глубины диффузионного слоя. Усталостная прочность возросла на 5-10%.

Формула изобретения

Способ химико-термической обработки стальных изделий, включающий нагрев их о с последующей выдержкой при 560-620 С в газовой среде для азотирования или нитроцементации, отличающийся тем, что, с целью увеличения глубины и качества диффузионного слоя, нагрев проводят в о атмосфере азота с выдержкой 300-400 С в течение 1-3 час.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Райцес В.Б. "Технология химикогермической обработки на машиностроительных заводах" 1965, стр. 151»154, 216-220.

2. Металловедение и термическая обработка металлов, % 8, 1974, стр. 36-42.

Составитель В. Хацернова

Редактор О. Филиппова Техред М. Левицкая КорректорВ. Куприянов

Заказ 5543/256 Тираж 1 068 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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