Среда для жидкостной нитроцементации стальных деталей

Среда для жидкостной нитроцементации стальных деталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ

<щ734309

Ъ I (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.1077 (21) 2541043/22-02 с присоединением заявки )(о (23) Приоритет

Опубликовано 15Л5,80. Бюллетень М9 18

Дата опубликованияописвния 150580 р „г

С 23 С 9/16

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 785.51. .06 (088. 8) (72) Автор изобретения

A.Н.Тарасов (71) Заявитель (54) СРЕДА ДЛЯ ЖИДКОСТНОЙ НИТРОЦЕМЕНТАЦИИ

СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к области химико-термической обработки инстру-) ментальных и конструкционных сталей, а именно к процессам нитроцементации в жидких средах, и может быть исполь- 5 зовано при изготовлении деталей и инструмента.

Известны среды для цианирования, не содержащие цианистых солей: 9-10%

S1Cg 0-76ti МайСО, 9-12% NckCgg 6-9%

NH

Известен также способ с использованием в качестве среды триэтаноламина, 20 причем применяться .эта среда может при неизотермической и изотермической нитроцементации .:конструкционных деталей, погружаемых в нее и подвергаемых индукционному нагреву (2), 25

Однако,TpmsT&HQJIBMHH недостаточно жидкотекуч, неактивен при низких температурах и склонен к пригару с образованием пятен на детали, пре. пятствующих диффузии и снижающих 30 тем самым глубину и степень насыщения.

Целью изобретения является интенсиФикация процесса насыщения, а также повышение износостойкостн диффузионного слоя.

Цель достигается тем, что среда, содержащая в качестве основы трнэтаноламин, дополнительно содержит мочевину, нитрит натрия и нитрат кобальта при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Мочевина 5-15

Нитрит натрия 0,8-4,0

Нитрат кобальта 0,5.-2,0

Триэтаноламин Остальное

Введение -кнслородсодержащнх веществ (мочевины и нитрита натрия) увеличивает полйоту. расщепления триэтаноламииа и количество атомарного углерода и азота. Натрий из нитрнта натрия в виде окиси натрия создает на поверхности детали адсорбционно-. активную зону и поддерживает постоянную концентрацию атомарных углерода и азота, что повышает скорость и степень насыщения. Нитрат кобальта

Со (NOg )д, находящийся в щелочной среде (добразованныя трнэтаноламнном) в диссоциированном состоянии. ката734309 литически действует на процесс pasложения триэтаноламина и мочевины с образованием окиси углерода, атомарного углерода, водорода, азота, Увеличение количества атомарного углерода и азота в присутствии водорода, находя1аегося в ионизированном состоянии, ускоряет диффузию последних в слой.

Кобальт более интенсивно способствует полноте пиролиза кислородсо- g держащих органических соединений, чем натрий, и суммарное каталитическое действие образующейся окиси кобальта складывается с действием в этом же направлении окислов натрия, Все это повышает скорость образования диффузионного слоя в 1 6-2,5 раза.

Введение в чистый триэтаноламин безводных компонентов (мочевины, нитрита натрия и нитрата кобальта) повышает также стабильность среды при рабочих температурах в вакууме и обычной атмосфере вследствие уменьшения общей доли гидратных групп и большей энергии термодинамических 25 связей в нитрите натрия и мочевине.

Приготовление состава среды осуществляют путем последовательного введения (при перемешивании) в подогре=.тый до 70-80 С триэтаноламин хими- () чески чистых или технических мочевины, нитрита натрия и нитрата кобальта в сухом виде, что обеспечивает улетучивание гигроскопической влаги из вводимых соединений, Пример 1. Выталкиватели, изготовленные из стали ЗХ2В8Ф,нагревают для закалки в вакууме 6 ° 10 мм рт.ст. и закаливают в среде следующего состава, вес.%:

Нитрит натрия 0,8

Нитрат кобальта 2, 0

Мочевина 10

Триэтаноламин Остальное

Температура подогрева „ф0д С,, 20 мин., нагрев при 1140 С, 40 мин. ф

Далее проводят неизотермическую нитроцементацию в процессе закалки в среде до 120 С, выдержка 60 мин, saтем отпуск при 500 С, 2 ч. После закалки с одновременной нитроцемента- я(1 цией:на рабочей поверхности.выталкивателей образуется слой глубиной

130-140 мкм, содержащий 0,223 азота и 0,863 углерода. Микротвердость слоя составляет Н з =876-899 кг/мм сердцевины — HRC=50-52. Обработка по таким же режимам с закалкой и нитроцементацией в процессе охлаждения в чистом триэтаноламине обеспечила значительно меньшую глубину (40-50 .мкм) и степень насыщения слоя бО (0,09% N и 0,82% С) .

Износостойкость по сравнению с обработкой в триэтаноламине выше в 1,7 раза без образования задиров иа рабочей поверхности выталкивателей. 65

Кислотное число среды после 100 ч эксплуатации составляет 0,12 мг КОН против 0,48 мг для чистого триэтаноламина, Пример 2. Вырубные пуансоны из ст. 25Х12Н2В2МФ погружают в ванну следующего!состава, вес.Ъ:

Мочевина 15

Нитрит натрия, 1,4

Нитрат кобальта 1,8

Триэтаноламин Остальное и проводят нагрев до температуры закалки только рабочей части .пуансона, находящейся в индукторе, погруженном в ванну. Индукционный нагрев осуществляют от установки ЛГЗ-67 тема

Пература нагрева 1120 С, выдержка

10 мий, затем охлаждение в этом же составе. Образуется слой глубиной

0,6 мм, содержащий 1,23% С и 0,51%

N с микротвердостью H@ — — 937-942кг/мм и при этом твердость сердцевины после отпуска при 220 С составляет HRC=5456 ° При обработке по аналогичным режимам в триэтаноламине получают слой глубиной 0,36 мм с содержанием

О, 81% С и О, 12% N. В эксплуатации пуансоны после высокочастотного нагрева и закалки в триэтаноламине в

203 случаев разрушались ранее полного износа, а остальное имели износостойкость в 2,5 раза ниже, чем обработанные в предложенном составе.

Испытания проведены при вырубке заготовок из ст. 1Х18Н10Т толщиной

1,8 ык. Увеличение вязкости среды через 40 ч работы было на 30% ниже, чем чистого триэтаноламина.

Пример 3. Вкладыши штамповые из ст . 5ХНМ для горячей высадки на молоте свободной ковки головок болтов

M10xl00 из ст. 40XHNA нагревают для закалки в вакуумной печи Ш-10К (вакуум 3 ° 10 мм рт.ст.) и охлаждают от температуры закалки 850 С в среде с температурой 140 С, содержащей, вес.В:

Мочевины 5

Нитрита натрия 4

Нитрата кобальта 0,5

Триэтаноламина Остальное

Охлаждают в течение 40 мин, затем выдерживают в этой же среде при 160 С в течение 120 мин. После этого проводят отпуск в щелочи 450 С, 1 ч. В процессе неизотермического охлаждения от 850 С и последукнаей низкотемпературной нитроцементацйи на рабочих поверхностях, не подвергаемых цальнейщей доводке и зачистке, образуется слой глубиной 0,27-0,32 мм с содержанием 0,34% N и 0,92% С .против слоя глубиной О, R me с содержанием 0,67%

С и 0,08% N, полученного при обработке по. аналогичным режимам в триэтаноламине, Микротвердость слоя при этом- состазляет Н<о =736-774 кг/мм, 2 твердость сердцевины — HRC=45-48, Износостойкость вкладышей до образо134309 Формула изобретения

Составитель Л.Бурлинова

Редактор В.Трубченко ТехредjM.Кузьма Корректор В. Синицкая

Заказ 20) 3/37 Тираж 1074 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4 вания трещин разгара глубиной более О, 80 мм повышается в 1,6 раза по сравнению с обработанными аналогично в чистом триэтаноламине. Кислотное число после эксплуатации среды в течение 100 ч составляет 0,21 мг КОН против 0,63 мг для чистого триэтано5 ламина.

Предложенная среда стабильна и используется в широком диапазоне процессов химико-термической обработки деталей машин, режущего и штампового инструмента из средне- и высоколегированных сталей, при различных способах — вакуумном, индукционном, в за щитных атмосферах. Длительность эксплуатацйи среды в вакууме 3 10— 15

6 10 мм рт ст. без образования нерастворимых осадков.и уменьшения степени .насыщения азотом и углеродом при закалке высоколегированных сталей от температур 850-1200 С состав- .20 ляет 400-520 ч против 260-300 ч для чистого триэтаноламина.

Применение предложенной среды позволяет повысить износостойкость и контактную прочность конструкционных деталей в 1,4-1,7 раза, а инст- . румента в 1,3-2,5 раза в сравнении с обработкой в известных средах.

Среда обеспечивает повыаение скорости образования слоя в 1,5-2,5 раза на различных сталях.

СреДа для жидкостной нитроцементации стальных деталей на основе трйэтаноламина, о т л и ч à lo шийся тем, что, с целью интенсификации процесса насыщения, а также повышения износостойкости диффузионного слоя

И стабильности среды, она дополнительно содержйт мочевину, нитрит натрия и нитрат кобальта при следующем соотношении компонентов, вес,Ъ:

Мочевина 5-15

Нитрит натрия 0,8-4,0

Нитрат кобальта 0 5-2,0

Триэтаноламин Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Минкевич A.Н. Химико-термическая обработка металлов, Машиностроение, 1965,, с.138.

2. Авторское свидетельство СССР

9 298702, кл. С 23 С 9/10, 1972.