Способ карбонитрирования стальных и чугунных изделий

Патент 643549

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Соеоа Советских

Соцлеалкстммесккх

Республик " 643549 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 21. 11.75(21) 2191966/02с присоединением заявки № (23) Приоритет

{5l) М. Кл, С 23 С 9/10

С 23 С 11/14

Гкудааатвенный нватат

СССР аа делам нзабрвтеннй н аткрытнй

Опубликовано25.01.79.Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 30.01.79 (53) УДК 621.785., 066.65 {088.8) 1

С. A. Сырчиков н В. Л. Тульский

1-;:.

Водвоиое объединение до ироивводотву детио вын двтомобидеи (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54} СПОСОБ КАРБОНИТРИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ

И ЧУГУННЫХ ИЗДЕЛИЙ

KCN и Ивен P) 1

Изобретение относится к машиностроению, преимушественно авиастроению, автомобилестроению, станкостроению и тракторостроенню, и может быть использовано при термической обработке деталей из конструкционных углеродистых, легированных и специальных сталей и чугунов,.а также при термической обработке некоторых видов инструмента.

Извесген способ, заключаюшийся в насышении поверхности стальных и чугунных изделий азотом и углеродом, с обрабзованием в слое Е-фазы при 550600 С в расплавах цианистых солей

Применение расплавленных цианистых солей требует специальных способов зашиты обслужнваюшего персонала от возможного отравления цианистыми соединениями.

Для зашиты окружаюшей среды от поражения цианистыми солями необходима система способов и устройств для нейтрализации отходов производства

{газообразных, жидких, твердых) .

Технологический процесс обработки в расппавах цианистых солей нестабилен во времени, так как в ваннах происходит накопление комплексных солей железа, влияюших на качество карбонитридного слоя (разъедание поверхности детали, увеличение порнстости слоя). Поэтому необходимо производить периодическую чистку ванн от шлама и корректировку пв содержанию цианидов, цнанатов и соды. Все это снижает. производительность оборудования и ведет к дополнительным затратам для переработки бракованных деталей.

Целью изобретения является повышение качества карбонитридного слоя и ускорение процесса.

Это достигается тем, что в предла20 гаемом способе карбонитрнрования прн о

550-600 С обработку деталей ведут в среде сублимированной сони аммония амидоугольной (карбаминовой) кислоты

3 64 (NH О(С0) NH> ) . Соль аммония амидоугольной кислоты Обпазуется при вза имодействии аммиака и углекислого газа при обычных условиях по реакции

2NH 60 - NH4Q(CG) NH

Для получения сублимата аммония амидоугольной кислоты аммиак и углекислый газ смешивают при 60-150 С в объемном соотношении 2:1. В производственных условиях для экономичности процесса карбонитрирования аммиак смешивают с зкзотермическим газом(10% С0,90% Ng ) в объемном соотношении 1:4,3, цри 60-150 С и полученную смесь подают в печное пространство.

Сублимат соли аммония амидоугольной кислоты взаимодействует со сталью по реакции

"I b N>+ ЙН О(сО) NH><9fe >

ИВляются основой к&роонптриднОГО слОЯ (Е-фаза), а водяные пары„азот и вс дород вместе с избытком сублимированного аммония амидоугольной кислоты удаляются из печного пространства при непрерывной подаче реакцио1пюй смеси.

Отходящие продукты из печного пространства безвредны, а избыток соли амидоугольного аммония при охлаждении до комнатных температур выпадает в виде белого кристаплического порошка и может быть использован в процессе вторично. В термических цехах, не имеющих экэогенераторов, амидоугольный аммоний дпя карбонитрирования можно применять в кристаллическом состоянии, загружая в печь вместе с деталями в рассчитанном количестве.

В печном пространстве не должно быть больших динамических потоков, препятствующих удалению продуктов реакции

Н 0 и H с поверхности стали, что си я жает углеродный и азотный потенциалы рабочей среды. Дпя ускорения и эффективности процесса карбонитрирования достаточны конвекционные и диффузионные скорости реагирующих веществ в печном пространстве.

Пример.,Ïpîâîäÿò термическую обработку деталей, изготовленных из сталей 08 кп, 12ХН, ст. 45,38ХГНМ, 18ХН2Н, 4Х9С2, 40ХГНМ,:5Х20Н4ЛГ9

49 4. б» при температуре 575+5 С в течение

3 ч в смеси сублимата аммония амидоугольной кислоты с азотом (10%

И Н, О(С О) Й .90 laN ) в опытно-промышлен» ной установке шахтного типа. В результате обработки на деталях получают упрочняющие соли, микроструктура которых состоит из поверхностного карбонитридного слоя, Е-фаза) глубиной д "-20-25 мкм и диффузионной переходной эоны глубиной 3 =0,3-0,5 мм. Рентгеноструктурный анализ показал наличие в карбонитриднам слое только Е-фазы (см. чертеж) .

Интенсивность процесса насьппения сублиматом аммония амидоугольной кислоты превосходит интенсивность Образ-вания слоя в солях,диана в 2-2,5 ра за. Так, эа 3 ч на стали 18$H2N при температуре процесса 575+ 5 С карбоничридный спой (Е-фазы) образуется в солях диана-глубиной 10-15-мкм; в смеси 10% 8H

25-30 мкм. формула изобретении

1. Способ карбонитрирования стальных и чугунных изделий при 550-650 С отличающийся тем,что,с целью повышения качества карбонитридного слоя и ускорения процесса, карбонитрирование проводят в среде сублимированной аммоннйной соли амидоугольной кислоты.

2. Способ по п. 1 о т л и ч а юш и и с я тем, что для цолучения аммопийной соли амидоугольной кислоты (N H@ Q ((;9) И Я ) предварительно смешивают g Н (аммиак) с экзотермическим газом в объемном отношении

60 150

3. Способ по и., о т л и ч а юm и и с я тем, что карбонитрирование проводят в герметизированных печах в условиях диффузионных и конвективных потоков рабочей среды в печном прост ранстве.

Источчики информации принятые во внимание при экспертизе; (. "Выло Теп 1ег-ров ur tea zasti1а па1вг )ц6с" 1970 4 18, М 3, S 1.01-108, перевод % 72/66294,