Способ газового азотирования деталей из инструментальных сталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик н117751 75 (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 110778 (21) 2642062/22-02 с присоединением заявки М (51)М. Кл.з

С 23 С 11/16

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н откр ыти и (23) Приоритет

Опубликовано 30,10.80. Бюллетень Ио 40 (53) УДК 621.785, .51.532 (088.8) Дата опубликования описания 30.1080 (72) Авторы изобрртения

М, С. Кенис, Л, А. Ми-ачева, Б, Ф,Трахтенберг, Е, А, Якубович

В„Н,Букарев, С.М.Пихлатам и Б.М.Гусев! (71) Заявитель (5 4 ) СПОСОБ ГАЗОВОГО АЗ ОТИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ

ИЗ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ

Изобретение относится к области химико-термической обработки инструмент альных сталей, преимущественно штампового назначения, и может быть использовано для повьдаения стойкости шт ампов и дет алей пресс-форм, работ ающих в условиях интенсивных температурно-силовых нагрузок.

Известен способ газового аэотирова- 0 ния, состоящий иэ повторяющихся циклов вакуумирования и подачи реагирующего газа, Изделие нагревают в вакууме до 570 С,после чего подают реагирующий гаэ, После выдержки в течение

10 мин печь вакуумируют и повторяют циклы в. указанной последовательности

120 Мнн ° Это повышает стабильность и воспроизводимость результатов, азотирования по глубине и механичес ким свойствам получаемого слоя, но . не позволяет увеличить глубину слоя, которая остается в пределах 0,0120,20 мм (1).

Известен также способ газового аэотирования, включающий нагрев до температуры насыщения, выдержку при этой температуре в насыщающей среде н последующую выдержку в среде инерт« ного газа (2), 30

Однако известный способ не обеспечивает повышения глубины аэотированного слоя„Недостатком его является также большая длительность процесса.

Целью изобретения является увеличение глубины аэотированного слоя при азотировании деталей из инструментальных ст алей, Цель достигается тем, что выдержку в насыщающей среде ведут в течение 30-60 мин, а в инертной атмосфере — 20-40 мин при температуре на

100-150о С выше температуры насыщения, причем выдержки в насыщающей среде и инертном газе последовательно повторяют 2-5 раэ и заканчивают обработку в насыцающей среде.

Формирование азотированного слоя в процессе реализации способа происходит следующим образом, Первоначально в среде насыщаюцего газа при температуре азотирования — 580 С образуется слой ненасыщенного aL -раствора, толщи-. на которого увеличивается со временем, В насыщающей среде изделие выдерживают при температуре азотирования 39-60 мин. При меньшей выдержке времени применительно к штамповым сталям не удается достигнуть глубины

775175

Глубина диффуэион— ного слоя мм

Поверхностная микр от вердост ь, к г/мм

Режим обработки

По предлагаемому способу

О, 385

950-1000

По авт. св „

Р 516760

0 165

850-900 аэотирования слоя более 0,12-0,15 мм, т.е. цель изобретения не реализуется, Верхний предел времени насыщения выбирается из условия образования на поверхности хрупкой Е -фазы, появляние которого резко тормозит диффузию азота вглубь, Экспериментально установлено, что при принятых для инструментальных сталей температурах азотирования образование Q -фазы начинается через 60 мин, следовательно, дальнейшая выдержка в насыщающей среде нецелесообразна, так как глубина упрочненного слоя практически не увеличивается, зато прочность его снижается за счет образования на поверхности хрупкой E -фазы. Поз тому t% н асыщающую атмосферу э амен яют ин ертным газом, Благодаря большой подвижности азота в d, -фазе диффузия на этом этапе протекает даже при малом градиенте концентраций. 2О

В инертной среде иэделие выдерживают при температуре на 100-15G C выше температуры аэотирования в течение 20-40 мин .

Повышение температуры в пределах

100-150ОС наиболее целесообразно, так как повышается коэффициент диффузии в с -фазе примерно в 5-6 раз, При увеличении температуры более чем н а 150 о С возможно снижение т в ердо сти диффузионного слоя за счет коагуляции и укрупнения нитридных фаэ.

Экспериментально установлено. "опTHMcUIbHdR выдержка времени при повышенной температуре в инертной среде составляет 20-40 мин, что обес- 35 печи вает увеличение глубины аз отированного слоя по сравнению со слоем, полученным после азотирования при температуре 580 С беэ последующей выдержки в авгоне,примерно в 2-2,5 раза. gg

Таким образом, IIQ сравнению с прототипом предложенный способ обеспечивает увеличение глубины азотированного слоя почти в 2 раза. При этом поверхноотн ая т вердость повышает ся на 100 единиц. Дополнительным преимуществом предложенного способа явля- gg ..ется снижение длительности химикотермической обработки.

Формула изобретения

Способ газового аэотирования деталей иэ инструментальных сталей, вклюВ предложенном способе газового аэотирования выдержки в насыщающей среде и инертном газе последовательно повторяют 2-5 раз и заканчивают обработку в насыщающей атмосфере.

При э том нит ридн ая сетка из Р-и E -фаз дробится, что ведет к измельчению нитридов и увеличению интенсивности проникновения азота в раствор из насыщающей атмосферы, Отмеченное предполагает эффективность многократного повторения выдержки в среде насыщающего и инертного газов. Увеличение числа выдержек более 5 целесообразно, так как не способствует существенному возрастанию глубин аэотированного слоя.

Пример. Обработке подвергают плоские образцы из стали 4ХЗВИФ в шахтной печи типа СШОЛ. В качестве насыщающей среды используют аммиак, в качестве инертной среды - аргон.

По, предлагаемому способу аэотирование проводят при 580 >С выдержкой 40 мин, Затем насыщающую среду заменяют аргоном и выдерживают образцы при

680>С в течение 20 мин Выдержки в среде насыщающего и инертного газов повторяют 3 раза, Процесс заканчивают в насыщающей атмосфере и охлаждают образцы вместе с печью до 200 С.

Общая длительность процесса составляет около 3,5 ч.

Одновременно проводят обработку аналогичных образцов по известному способу, Образцы аэотируют при 550 С в течение 2" ч. За 5 ч до конца выдержки аммиак вытесняют аргоном. Охлаждение образцов осуществляют в аргоне.

Результаты сравнительного исследования обраэцсв приведены в таблице. чающий нагрев до температуры насыщения, выдержку при этой температуре в насыщающей среде и последующую выдержку в среде инертного газа, о т ли ч аю щит с ятем, что, сцелью увеличения глубины азотированного слоя, выдержку в насыщающей среде ведут в течение 30-60 мин, а в инертной атмосфере — 20-40 мин при температуре на 100-150ОC выше температуры насыщения, причем выдержки в насыщающей среде и инертном газе последовательно

775175

Составитель Е, Якубович

Редактор Т.Пилипенко Техред M.Íeòêo

Корре кт ор М. Демчи r:

Заказ 7663/34 Тираж 1074.

ВНИИПИ Государственного комитет.а СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП Патент г. Ужгород, ул. Проектная, 4 повторяют 2-5 раэ и заканчивают обработку в насыщающей среде.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Реферативный журнал Металлургия 1977 9 1 реферат

149 30П, 2 ° Авторское свидетельство СССР

Р 516760, кл, С 23 С 11/16, 1973 °