Способ нитроцементации деталей из коррозионностойких сталей

Способ нитроцементации деталей из коррозионностойких сталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О ll И С А Н И Е ()789633

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советснии

Социалистическими

Республик (6l) jl,oïîëíèòåëüíîå к авт, свил-ву (5l)M. Кл.

С 23 С 11/16 (22) Заявлено 01.06.78 (25) 2622803/22-02 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет (2 5) Приорнтет— ло делам изобретений и открытий

Опубликовано 2- 5-1-2 80 Бюллетень № 47

Дата опубликования описания 25.12.80 (53) УДК 621. .785.51. . 53 3(088.8) (72) Авторы изобретения

A. Т. Чаукин, B. Л. Козлов, Б. Г.

И. М. Рукина, В. И. Белякова и A. (71) Заявитель (54) СПОСОБ НИТРОЦЕМЕНТАЦИИ ДЕТАЛЕЙ

ИЗ КОРРОЗИОННССТОЙКИХ СТАЛЕЙ

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при химико-термической обработке деталей из коррозионностойких сталей.

В современном машиностроении для изготовления ответственных деталей, ра.ботаюших на трение в условиях переменной температуры и влажности, применяются коррозионностойкие стали мартенситного и мартенсито-ферритного класса. 5о

Известен способ газовой нитроцементации легированных конструкционных сталей, заключаюшийся в выдержке в смеси эндогаза городского природного газа и аммиака при 870-900 С (11 °

Однако этот способ не может быть использован для нитроцементации деталей из коррозионностойких сталей, так как при нагреве в газовых средах, содержаших СО, СОj и Н, О, на поверхности щ деталей образуется плотная окисная пленка, оказываюшая отрицательное влияние на процесс насыщения стали углеродом и азотом.

Известен также способ нитроцемента.ции с использованием Я НдС6, осуществляемый при 850 С в чечной атмосфере, 0 полученной, например, путем подачи в печь пиробенэола и аммиака или,углеводородного газа и аммиака P2).

Недостатком известного способа является .большая длительность и нестабильность процесса, а также отсутствие возможности регулирования расхода и воздействия депассиватора (Я Н4 СС ) иээа чего не всегда обеспечивается получение равномерного диффузионного слоя.

Кроме того, снижается концентрация легируюших элементов в поверхностной зоне деталей в результате образования лету« лерид :

AS СВ4, Цель изобретения — разработка способа нитроцементации деталей из коррозиониостойких сталей, обеспечивающего ускорение процесса без снижения механических свойств и коррозионной стойкости сталей.

7896

Поставленная цель достигается тем, что нитроцементацию деталей из коррозионностойких сталей проводят в печной атмосфере, полученной путем подачи в печь углеводородных газов и аммиака 5 при 980-lOO(PC в течение l-2 ч с последующим охлаждением до 930-950 С, с выдержкой при этой температуре в течение времени, необходимого для получения заданной глубины диффузионно- 10 го слоя, причем эа 1-3.,5 ч до окончания процесса снижают расход углеводородного газа и аммиака на 60-70% и подают в печь такое же количество азота, а затем проводят непосредственную закалку. 15

Проведение процесса при 980-lOOO С с подачей в печь углеводородного газа (метана, пропана) или органической жидкости и аммиака обеспечивает получение печной атмосферы с высоким содержанием 20 .водорода. В результате этого возрастает скорость реакции восстановления окислов хрома водородом, и окисная пленка восстанавливается без использования дипассиватора. 25

Посдедующее снижение температуры до 9300С, позволяет вести второй этап процесса со сравнительно высокой скоростью диффузии углерода и азота, а также получить требуемое содержание З0 азота и углерода в поверхностной зоне диффузионного слоя и резко замедлить рост зерна аустенина.

Введение в печь азота в количестве

60-70% объема печной атмосферы с соответствующим снижением расхода углеводородного газа и аммиака эа ll,5 ч до окоцчания процесса дает возможность снизить содержание водорода в стали и уменьшить вероятность образования 40 трещин на деталях при их охлаждении в масле после длительного процесса нитроцементации.

Изменение количества вводимого азота и времени-его введения в печную атмосферу либо не обеспечивает заметного повышения ударной вязкости, либо сопровождается побочными явлениями (обезуглероживанием и деазотированием стали) .

Например, при содержании в печной атмосфере 40% азота ударная вязкость стали l5Xl 6Н2АМ повышается незначи33 4 тельно -с 3-4кгс/м/см до 4-5 кгс/и/см а при содержании азота около 90% наряду с дальнейшим повышением ударной вязкости происходит обезуглероживание и деазотирование стали до значений концентраций углерода и азота ниже допустимых (от 1 Оо до 1 5 о С и от

0,35% до 0,20% Й).

Аналогичное влияние оказывает изменение времени введения азота.

При уменьшении .времени замещения

60-70% печной атмосферы азотом до

0,5 ч не наблюдается заметного повышения ударной вязкости стали l5X l 6H2AM. а при увеличении времени до 2 ч снижаются концентрация угдерода в поверхностном слое ниже оптимальной (2,01,7%) и твердость этого слоя.

Пример. Нитроцементацию цилиндрических образцов из стали 15Xl6H2AM проходят в шахтной электропечи Ц-75 в заводских условиях.

Образцы совместно с балластом иэ той же марки стали загружают в корзинах в печь, нагретую до 960 С. После загрузки и достижения в муфеле печи температуры 800 .С в печь подают природный гаэ с содержанием метана 9294% в количестве 400 л/ч. При выходе печи на рабочую температуру 98СРС в печь вводится наряду с природным газом газообразный аммиак (ГОСТ 622l-70, сорт 1) в количестве 400 л/ч.

Образцы выдерживаются в течение

2 ч при 980 С с тем же расходом газа, затем производят снижение температуры в печи с 9600С до 9300С в течение 20-30 мин путем перевода задатчика на регулирующем приборе беэ предварительного охлаждения печи.

Образцы выдерживают при 930 С в течение 3,5 ч.

За один час до окончания процесса в печь вводят очищенный азот в количестве 480 л/ч, а расход природного газа и аммиака соответственно снижают до

l60 и l60 л/ч. Охлаждение образцов осуществляют в масле.

Результаты исследований и испытаний образцов сведены в таблицу.,0

О

О

<О

Г

; 2 оо

О с4

Щ с() «,л! I

«л

Я ««i ф э g

«:( с! с 3

O O

lQ

03

Ж (0

Щ

О

И

03

О

С )

С )

03

О ц 4

v a! к -и 6

Doe

0 1

О

Р! UO

««!

Ц ц ф Е

4 О>

1

Ф М

$ e

Ю ««! а

О

С4

Р о

g. ««О о

"о3V, о био ОХ

СЧ A р! СЧ СЧ

О О O

И И ! ф Р

О !о а

ph тГ г

K.

Е.

C

Х о «. ,2 йр

2 а о о 3

«-! х

Р Ц а у, в« !

«

g g Р

„8

g x

z o

g Р !

««««» ="O

< 63

О

gi

О

ФВ

О

tD

СО

О

+В

О с9

0) и с-!

««I

M 8 О

Е й

О м

О (D

CD r

1 и

K3) О

Я g

О"

О г !

i h

:«o

ОО сО во!

1 o и-" а3!о

КХо и

7 78

Приведенные в таблице данные свидетельствуют о том, что скорость процесса нитроцементации стали по сравнению с известным способом возрастает в

l,5-,2 раза. При этом контактная долговечность стали повышается примерно на

15% (с учетом толщины слоя).

Способ нитроцементации коррозионностойких сталей обеспечивает возможность регулирования углеродного потенциала по точке роста и содержанию метана и не требует специального термического оборудования. Экономический эффект or внедрения предлагаемого способа на одном предприятии составляет около

15 тыс. руб. в год.

Формула изобретения

Способ нитроцементации деталей из корроэионностойких сталей, включающий

9633 8 нагрев до температуры насыщения и выдержку при этой температуре в смеси углеводородного газа и аммиака и охлаждение,отличающийся тем, 5 что, с целью ускорения процесса ннтроцементации, нагрев ведут до 980-lOOOOС и производят выдержку в течение 1-2 ч,. затем охлаждают до 930-95СРС и производят выдержку до получения заданной глубины диффузионного слоя, причем за 1-1,5 ч до окончания выдержки снижают расход углеводородного газа и аммиака на 60-70% и подают такое же количество азота, а затем производят

Ф непосредственную закалку.

Ис точники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

No 396446, кл. С 23 С 9/04, 1974.

2. Сборник "МИТОМ, 1964, % 3, с. 33-37 °

Составитель Л. Бурминова

Редактор Г. Кацалап Техред М.Табакович Корректор H. Швыдкая

Заказ 9006/32 Тираж 1074 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

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