Способ низкотемпературной нитроцемен-тации стальных изделий

Способ низкотемпературной нитроцемен-тации стальных изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕПЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Рвспублик (u)800236 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) 3аявлвно 05.06. 78 (21) 2624793/22-02 с присоединением заявки Й9— (23) Приоритет—

Опубликовано 3001.81. Бюллетень NQ 4

Дата опубликования описания 30. 01. 81 (5 ) . К„.з

С 23 С 11/18

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДХ 621. 785. .51.533(088.8) за

Г.r. Кузнецов, Л.М. Семенова, r.Ô. К нецова — - — . и A.М. Мешков .„. (,1 ,1

f (72) Авторы изобретен и я (71) Заявитель (54) СПОСОБ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ НИТРОЦЕМЕНТАЦИИ

СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к химикотермической обработке сталей и может найти широкое применение в машиностроении для упрочнения деталей, подверженных износу и работающих в условиях сухого или полусухого трения.

Известен.способ насыщения поверхности стали углеродом и азотом в атмосфере, состоящей из 50% аммиака и 50% пропана (1).

Нитроцементация стали известным способом при 660 С эа 4 ч обеспечивает получение карбонитридного слоя глубиной 0,020-0,030 мм и диффузионного слоя глубиной до 0,4 мм.

Этот способ позволяет получать глубокие упрочненные слои..

Однако на поверхности слоя появляется пористая зона с пониженной микротвердостью, что снижает усталостную и контактную прочность деталей, а следовательно, и их долговечность.

Известен также способ ниэкотемпературной ннтроцементации стальных изделий, в котором эа счет регулирования подачи азот- и углеродсодержащих компонентов достигается повыаение прочностных характеристик изделий 2 ).

Причем нитроцементацию на первой стадии ведут в углеродсодержащей среде, а на второй — ступенчато увеличивают подачу углеродсодержащего газа и вводят азотсодержащий газ, увеличивая подачу последйего через определенные промежутки времени.

Однако при этом способе также невозможно достичь желаемых прочностных характеристик на иэделиях.

Цель изобретения — повыиение долговечности деталей за счет повышения их поверхностной твердости, износостойкости и контактной выносливости и увеличения эффективной глубины карбонитридного слоя.

Поставленная цель достигается тем, что процесс ниэкотемпературной нитроцементации ведут в,углеродоазотистой среде с регулированием подачи компонентов, причем подачу аэотсодержащего компонента периодически уменьшают к концу процесса, .а подачу углеродсодаржащего компонента соответственно увеличивают.

800236

Т а б л и ц а 1

570

600

600

600

600

600

Т а б л и ц а 2

J+ О

1 20 0,010

45 . 0,010

0,016

0,015

0,026

0,025

0,4

0,1

40Х 0.,010

2 20 0,008

45 0,010

40Х

0,012

0,010

0,016

0,025

0,022

0,4

0,014

0,008

0,032

0,034

0,4

0,5

0,025

0,3

Целесообразно вести процесс в три стадии равной длительности, причем на первой стадии соотношение азотсодержащего и углеродсодержащего компонентов составляет, Ъ: 60-70:

40-30, на второй стадии — 45-55:

55-45 и на третьей стадии — 30-40:

70-60 соответственно.

Предложенный способ осуществляют след,ющим образом.

Б печь, нагретую до рабочей тем- ц пературы 500-700 С, загружают приспособления с деталями из стали 20, 40Х. Для вытеснения иэ рабочего пространства печи кислорода печь в течение 5-10 мин продувают азотом. Затем в течение первой трети времени общей длительности процесса, в печь подают газовую смесь, состоящую из 60-70Ъ азотсодержащих газов и 40-ЗОЪ углеродсодержащих газов. Во вторую треть времени общей длительности процесса Ю количество подаваемого аэотсодержащего газа уменьшают до 45-55Ъ, а количество углеродсодержащего газа увеличивают до 55-45Ъ.В последнюю треть времени общей длительности Я процесса соотношение подаваемых азотсодержащего и углеродсодержащего гаэов составляет 30-40Ъ и 70-60Ъ соответственно.

Перед выгрузкой деталей иэ печи рабочее пространство освобождают от взрывоопасной атмосферы азотом в течение 5-10 мин.

При общей выдержке 3 ч, продолжительности каждого периода 1 ч и о температуре процесса 570 С образуется плотный карбонитридный слой толщиной 0,016-0,020 мм, при 600 С и выдержке 3 ч — слой толщиной

0,024-0,40 мм.

Периодическое уменьшение подачи азотсодержащего газа и увеличение подачи углеродсодержащего газа позволяет к концу процесса снижать аэотирующую способность атмосферы, предотвращая тем самым высокую концентрацию азота в поверхностных зонах слоя, а следовательно, и образование пористости.

В табл. 1-3 представлены данные, позволяющие судить о влиянии количества и соотношений углерод- и азотсодержащих компонентов на свойства обрабатываемых изделий, 800236

Продолжение табл. 2

Глубина диффчзионной зоны мм

Толщина слоя, мм

Марка

Режим стали

Структура слоя под- общая слоя эффективной зоны пористой зоны

3 20

О, 024

О, 018

0,018

О, 014

0,017

0,016

0,027

0,024

0,018

0,4

0,4

40Х

20 0,009

О, 018

0,014 0,037

0,3

1 +сл(6

0,3

0,010 0,036

0,026

0,014 0,046

45 0,009

40Х 0,010

0,5

0,4

20 0,005

0,6

0,027 0,010 0,046

45 О, 009

40Х 0,008

0,4

0,024

0,016

0,003 0,035

0,026

0,4

40Х 0,010

0,3

Т а блица 3

265

258

301

284

301

301

284

311

279

331

327

327

40Х 1

340

321

Из данных табл. 2 видно, что предлагаемый способ ниэкотемпературной нитроцементации наряду с большей общей глубиной карбонитридного слоя обеспечивает получение большей (в 1,5 раза) глубины эффективной зоны

Микротвердость эффективной зоны и подслоя образцов из стали 45, .обработанных предлагаемым способом (режим 5), в 1,3-1,5 раза выше, чем у образцов, обработанных по известному способу (режим 4). Кон0,702

0,650

1,014

0,858

1,014

1,014

0,858

1,118

0,906

1,326

1,274

1,274

1,430

1,222 тактная прочность повышается на

15%, а долговечность — в 1,3 раза (режим 5 по сравнению с 1-4).

Формула изобретения

Способ низкотемпературной нитроцементации стальных изделий, включающий нагрев до температуры обработки в углеродоазотистой среде и

65 выдержку, отличающийся

800236

Составитель Л. Бурлинова

Редактор И. Ковальчук Тех ед й.Г аб Ко ектор В. Синицкая

Заказ 10323/28 Тираж 1059 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва Ж-35 Ра ская наб., д. 4 5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 тем, что, с целью повышения долговечности иэделий за счет увеличения, глубины слоя и повышения его качества, выдержку осуществляют в три стадии равной длительности, причем соотношение азотсодержащего и углерод-содержащего компонентов на первой стадии 60-70%s40-30%, на второй стадии - 45-55% 55-453| на третьей—

30-40%:70-60% соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Прженосил Б. Нитроцементация . Л., "Машиностроение", 1969, с. 121.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 2356602, кл. С 23 С 11/18, 1976.