Способ газовой нитроцементации стальных изделий

Способ газовой нитроцементации стальных изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

-.эь«. Р

ЦОФ" (".., к1Э,л pe

Ф

<ц767233

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл з (22) Заявлено 21. 12. 78 (21) 2700299/22-02 с присоединением заявки №

С 23 С 11/18

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открыти и (23} Приоритет

Опубликовано 3009.80, Бюллетень ¹ 36

Дата опубликования описания 021080 (53) УДК621. 785. .51.533(088.8) (12) Авторы изобретения

В. М. Зинченко, Б. В. Георгиевская, В. В. Кузнецов, A. И. Феофанова, В. И. Ананьева, Б. С. Кожинский и Т. Ф. Лабутова

Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт технологии автомобильной промышленности

I (71) Заявитель (54) СПОСОБ ГАЗОВОЙ НИТРОЦЕМЕНТАЦИИ СТАЛЬНЫХ

ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к области химико-термической обработки, а именно к газовой нитроцементации, и может быть использовано в автомобиле- и тракторостроении для обработки шесте- 5 рен и валов.

Известен способ нитроцементации в среде эндогаза с добавкой природнопр газа и аммиака, заключающийся в нагреве.до 860 о С,выдержке при этой тем- 10 пературе в углеродоазотистой среде с углеродным потенциалом 0,8-0,9Ъ С, подстуживании до 840оС с тем же углеродным потенциалом и последующей закалке в масле. Для получения качественной структуры добавку аммиака выбирают в зависимости от глубины слоя.

Так, для получения слоя глубиной

0,3-0,4 мм аммиак добавляют в количестве 7% от общего расхода атмосферы, gQ для слоя глубиной 0,5-0,7 мм - 3%, а для слоя глубиной 0,8-1,1 мм — 1%.

В результате микроструктура полученного упрочненного слоя содержит 25 мартенсит и остаточный аустенит.

На стали 35Х после нитроцементации по известному способу при глубине слоя 0,25-0,3 мм были получены следующие механические свойства:

Прочность на изгиб, иьг кгlмм 200 усталостная прочность, кг/мм 90 ударная вязкость, а, кгм/см" 3,0.

Однако при обработке деталей сложной -конфигурации, например шестерен, во впадинах зубьев последних наблюдается дефект в виде троститной сетки по границам зерен, распространяющийся на глубину 0,08-0,1 мм. Появление этого дефекта объясняется тем, что при нитроцементации в эндотермической атмосфере в результате насыщения слоя азотом и углеродом происходит образование большого числа мелкодисперсных нитридов и карбонитридов хрома. Это ведет к обеднению твердого раствора хромом, азотом и углеродом, которое вызывает понижение прокаливаемости нитроцементованного слоя, что в итоге при последующей закалке в масле приводит к появлению во впадинах шестерен продуктов немартенситного превращения, распространяющихся на значительную глубину, а именно к троститной сетке по границам зерен.

Этот дефект снижает микротвердость, вызывает возникновение в поверхност767233

-яом слое растягивающих напряжений, Способствующих снижению прочности.

Известен также способ, химико-терМической обработки, уменьшающий девкт в виде троститной сетки. Он эалючается в том, что процесс газовой нитроцементации проводят при 860870©С с. углеродным потенциалом 0,9

1,03 С в начале выдержки. Затем в конце выдержки углеродный по Фнциал снижают за счет уменьшения подачи ме,тана до величины 0,7-0,8Ъ С.Одновременно в конце выдержки отключают поДачу аммиака. После этого производят закалку в масле с температурой выдержки Г21 .

В результате обработки извеотным способом удается уменьшить глубину

-дефекта в виде троститной сетки с

0,1-0,08 мм до 0,02 мм. Однако уменьшение подачи метана и аммиака в конце выдержки, как правило, приводит к обеднению твердого раствора углеродом и азотом. Поэтому данный способ не всегда ведет к уменьшению глубины троститной сетки во впадинах зубьев шестерен.

Цель изобретения †. повышение износостойкости изделий и ускорение процесса насыщения.

Поставленная цель достигается тем, что в течение времени выдержки изменяют величину углеродного потенциала, в течение времени, составляющего 1/2-3/4 от общего времени вь>держки углеродный потенциал поддерживают на уровне 0,6-0,8% С, а затем оставшийся отрезок времени выдержки — на уровне 0,9-1,03 С.,При этом в течение полного цикла выдержки вводят аммиак в количестве 1-3%.

Способ осуществляют следующим образом.

Изделия, в частности шестерни из стали 35X„ нагревают в проходном безмуфельном агрегате в атмосфере эндогаза до 860-870 С. При достижении этой температуры в атмосферу печи вводят метан в количестве, неббходи- мом для достижения углеродного потенциала 0,6-0,8% С. Затем производят

Выдержку при этом потенциале- в течение времени, составляющего 1/2-3/4 от общего времени выдержки. После истечения указанного времени произво-. дят.повышение углеродного потенциала .атмосферы до величины 0,9-1,0% С, Все оставшееся время выдержки поддерживают данный потенциал. Повышение углеродного потенциала атмосферы осуществляют эа счет добавки углеродосодержащего газа, например метана. Общее время выдержки составля-. ет 2-5 ч. В процессе всего времени выдержки в печь подают аммиак в количестве 1-3i! от общего содержания атмосферы печи. После окончания выдержки производят закалку в масле.

Микроструктура упрочненного слоя содержит мартенсит и остаточный аустенит.

Пример. Проводят обработку стальных иэделий при 860 10 С по треф режимам, приведенным в табл. 1 (вре-!

5 мя выдержки и и !! стадий — 1 ч). . "Из первой стадии времени выдер>хки при углеродном потенциале 0,6-0,8Ъ С происходит основное формирование нит.— роцементованного слоя. Затем, чтобы ! предотвратить обеднение твердого раст1 вора углеродом вследствие образования мелкодисперсных карбонитридов, во второй стадии времени выдержки повышают углеродный потенциал до 0,91,0% С. Ограничение верхнего предела

f$ углеродного потенциала на второй стадии до 1„0% С объясняется тем, что при более высокоМ углеродном потенциале произойдет перенасыщение нитроцементованного слоя углеродом. В резО зультате образуются избыточные карбонитриды, что в итоге приведет к появлению дефекта в виде темной составляющей.

Время на первой стадии выдержки

"при углеродном потенциале 0,6-0,8% С составляет 1/2-3/4 от всего времени выдержки. Это объясняется .тем, что в этот период происходит основное формирование нитроцементованного слоя.

Время на второй стадии выдержки состаЗО вит 1/2-1/4 от общей выдержки и объясняется тем, что за больший отрезок времени при углеродном потенциале

0,9-1,03 С происходит перенасыщение нитроцементованного слоя углеродом

З5 со всеми вытекающими отсюда последств!йями.

Добавку аммиака в течение всего времени выдержки ограничивают 1-3% от общего расхода газОв. При этом мень4О шая добавка относится к более длительному времени выдержки. Указанное количество аммиака приводит к насыще-— нию твердого раствора азотом до 0,10,2%. Добавку аммиака ограничивают

3%, так как при. высоком углеродном

45 потенциале это может привести к пере° насыщению нитроцементованного слоя и в итоге к темной составляющей.

Результаты металлографических исследований деталей после обработки

®О !!приведены в табл. 2, а механических испытаний в табл. 3.

В результате обработки шестерен предлагаемым способо>4 троститная . сетка по границам зерен во впадинах зубьев шестерен значительно умень.шается.

Кроме того, после обработки с помощью предложенного способа получают более высокую микротвердость,, чем

6Î известным методом, а также большую глубину нитроцементованного слоя.

В результате износостойкость обработанных изделий повышается на 3050%, при этоМ ускоряется процесс термообработки в среднем на 20-25%.

767233 г а б л и

Известный 1,0

4,0

0,7

0,9

3,0

2,5

0,7

0,9

3 0,7

2 0

2 0,87 0,20 0,4 -0,45 723

3 0,96 0;15 0,43-0,45 750

Прототип 57-58 96

195,6 2,1

96

2 57-58 95

228,7 1,85

196,6 . 1,65

3 57-58 97

Известный

Предлагаемый 1 0 6

Прототип О, 77

Из— вестный

1 0 75

Таблица 2

0,21 0,3 -0,35 650

0,25 0,4 -0,45 723

Таблица 3.

207 1,92 15,5

11,5 14,5

17,5

16,5

14,5 18,5

24,5

16,5

16,5 17,0

17,5

24,0

34,5 25г3 ,175

767233

Составитель Л. Бурлинова

Редакто А. Куп якова Тех ед T.Маточка Ко енто

Мака енко

Заказ 143 5 Тираж 0 4 Подписное

BHHHOH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва,Х-35 Раушская наб. д. 4 5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, Формула изобретении

Способ газовой нитроцементации стальных изделий, включающий нагрев до 860-.870оС, выдержку при этой температуре в насыщающей среде с изменением углеродного потенциала и закалку в масле, отличающийся тем, что, с целью повышения иэносо стойкости иэделий и ускорения процесса насыщения, выдержку в течение

1/2-3/4 от общего времени выдержки осуществляют в насыщающей среде с углеродным потенциалом 0,6-0,8% С, затем в течение 1/2-1/4 общего времени выдержки в среде с углеродным потенциалом 0,9-1,0% С, причем во время выдержки вводят аммиак в количестве 1-3%.