Способ низкотемпературной нитро-цементации стальных деталей

Способ низкотемпературной нитро-цементации стальных деталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сеюэ Сееетскии

Сециалистическик

Рклублик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ВТИЛЬСТВУ (гг)800237 (61) Дополнительное к авт. санд-ву(22) Заявлено 12, 06. 78 {2! ) 2627062/22-02 с присоединением заявки ЙУ— (23) Ориоритет—

Опубликовано 3001.81. Бюллетень Й9 4

Дата опубликования описания 30. 01. 81 (я)м, к„.3

С 23 С 11/18

Государственный момнтет

СССР во делам изобретеннй н открытнй (531 УДф(621. 785. .51.532

{088.8) (72) Авторы изобретения льштейн,--A;-C. Шигарев, Воган,ова ° 1 !

В.Н. Глушенко, В.И. Зинченко, .А.И. Финк . Г,А. Кондрашева, М.Я. Иванюк и В.Я

: .ii слюбэватедь ский QX5 .

Ордена Трудового Красного Знамени научи институт технологии автомобильной п (71) Заявитель (54) СПОСОБ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОИ ИИТРОЦЕМЕНТАЦИИ

СТАЛЬНЫХ ДЕТАПЕЯ

Изобретение относится к химикотермкческой обработке, в частности к процессам ниэкотемпературной нитроцементации.

Известен способ нитроцементации (1), в газовой среде, содержащей объемн.%г

Аммиак 7-12

Углекислый газ 3-5

Азот Остальное.

Детали, подлежащие нитроцементации, эагружают в печь и нагревагот до 200-2"00С, затем в рабочее про странство печи подают смесь гаэовг аммиак, углекислый газ н азот в указанных пределах и продолжают нагрев до 560-570 С. Для снижения затрат на обработку деталей можно осуществить их нагрев с 200-250 С до 560-570 С в атмосфере одного азота, а затем подать аммиак и углекислый гаэ. Выдержка деталей прн

560-570 С составляет 4-6 ч, затем прекращают подачу аммиака и углекислого газа и после продувки азотом детали выгружают и охлаждают на воздухе, в воде нли масле.

Известен также способ ннэкотемпературной нитроцементацни металлических изделий путем их нагрева до 500-620 С, выдержки при этой температуре в насьвяакгщей газовой среде и последующего охлаждения при наличии в течение процесса в рабочем пространстве печи инертного газа, в частности азота. В качестве насыщающей сре>ра используют циануровую кислоту (2 J, Для осуществления известного способа детали загружают в печь и нагревают до 200-250 С. При достижении указанных температур в печь подают азот и дальнейший нагрев до

15 500-620 С проводят в атмосфере азота. Это позволяет избежать окисления поверхности деталей. После нагрева

Садки при 500-620 С в рабочее пространство печи вводят циануровую кис20 лоту, которая в результате термического разложения становится поставщиком активного азота, углерода и кислорода.

В результате обработки íà поверх25 ности иэделий образуется оксикарбоннтридный слой, имеющий высокую твердость (И о=750-850 кг/мм ) и

2 износостойкость; усталостная прочность образцов с надрезом иэ стали

ЗО 40Х достигает уровня 48-50 кгс/мм

800237

Используемый в известном способе инертный газ — азот защищает поверхность изделий от окисления в процессе нагрева и охлаждения, а также является газом-носителем для насыщающей среды.

Однако на практике использование азота в больших количествах затруднено. Для его получения, необходимо иметь специальное производствоаэотную станцию, так как использование баллонного газа не всегда возможно и дорого, а его хранение в больших количествах затруднено.

Цель изобретения — повышение износостойкости обрабатываемых деталей.

Поставленная цель достигается тем., что в качестве насыщающей среды совместно используют циануровую кислоту и неочищенный экзогаз, который вводят в количестве 3-10 м/ч на каждый 1 м объема рабочего пространства печи.

Способ осуществляют следующим образом.

После загрузки деталей в печь подают неочищенный экзогаз. Его можно также подавать после нагрева деталей до 150-200 С. Экэогаз являето ся продуктом сжигания природного газа при достаточном избытке воздуха (обычно в производстВенных условиях коэффициент избытка воздуха состав-,, ляет 0,9-0,95). После удаления влаги неочищенный экзогаз имеет следующий состав, объемн.В:

Азот 85-90

Углекислый газ 10-12

Водород До 2,0.

Дальнейший нагрев до 500-620 С

О проводят в атмосфере неочищенного экэогаэа. Это позволяет избежать образования на поверхности деталей окнсной пленки значительной толщины препятствующей последующему насыщению.

После нагрева садки при 500-620 С о в рабочее пространство печи вводят циануровую кислоту.

Циануровая кислота (3HCNO) представляет собой нетоксичный порошок белого цвета беэ запаха. В результате ее термического разложения выделяются азот, углерод, и кислород. Циануровую кислоту загружают в печь, периодически засыпая ее через специальное приспособление.

Конкретное количество загружаемого вещества зависит от размеров рабочего пространства печи, количества обрабатываемых деталей и подбирается экспериментально. Таким же образом устанавливают и периодичность засыпки. Время выдержки при нитроцементации определяют, исходя нз необходимой толщины слоя и вида обрабатываемых деталей. B предлагаемом процессе оно составляет 1-5 ч.

В процессе выдержки при 500о

620 С содержащийся в экзогазе углекислый газ вступает во взаимодействие с водородом, выделяющимся при разложении циануровой кислоты, с образованием воды и окиси углерода, которая активно взаимодействует с обрабатываемыми изделиями, дополнительно насыщая их поверхность углеродом и кислородом.

В результате обработки на поверхности стальных образцов или деталей образуется оксикарбонитрндный слой, имеющий высокую твердость в пределах

Н =730-820 кг/мм, более высокую

2 изйосостойкость и усталостную прочность 48-50 нгс/мм (для образцов

2 с надрезом). Неочищенный экзогаз, выполняя роль защитной атмосферы и газа носителя одновременно усиливает науглераживающее действие насыщающей среды и ускоряет реакцию азотирования эа счет высокого кислородного потенциала. Кроме того, экзогаз дешев и его производство доступно каждому предприятию, имеющему городской гаэ.

После окончания выдержки прекращают подачу циануровой кислоты, отключают печь и охлаждают детали в потоке экзогаза вместе с печью до 150-200 С. При необходимости быстрого охлаждения деталей после окончания выдержки печь продувают экэогазом для вытеснения рабочей атмосферы, затем детали выгружают из печи и охлаждают в воде, масле или других средах.

Пример . Проводят нитроцементацию деталей из стали 40Х в течение 2,3 и 4 ч при 570 С при термическом разложении цнануровой кислоты. В результате обработки на деталях получают оксикарбонитридный слой.

Результаты сравнительных испытаний образцов представлены в таб.1.

800237

Таблица 1

15-20

35-40

45-48

15-20

33-40

0,25

0,35

0,24-0,25

0,3-0,35 до 0,45 до 0,45 45-48

Как видно из результатов испытаний, в предлагаемом и известном спо- 5 собах обеспечивается высокая скорость образования нитроцементованного слоя (в первую очередь оксикарбонитридного). Расход вещества, содержащего насыщающую среду (циануровая кислота) Я такой же, как и в известном способе.

Для проведения четырехчасового режима требуется около 12 r вещества в час при объеме рабочего пространст- ва печи 0,01м .

B результате повышенного содержания углерода и кислорода в оксиТ а б л и ц а 2

750 0,01-0,03 0,008-0,012

Формула изобретения

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 548660, кл. С 23 С 11/18, 1977.

45 2. Авторское свидетельство СССР

Р 627181, кл. С 23 С 11/18, 1976.

Составитель Л. Бурлинова

Редактор И. Ковальчук Техред Н.Граб Ко ректор В. Синицкая

Заказ 10323/28 Тираж 1059 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ ниэкотемпературной нитроцементации стальных деталей, включающий нагрев до 500-620 С, выдержку при этой температуре в среде, состоящей из продуктов разложения циануровой кислоты, и последующее охлаждение, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости обрабатываемых деталей, карбонитридном слое, образцы имеют износостойкость выше в 1,5-2 раза.

Проведены сравнительные испытания образцов, обработанных известным и предлагаемым способами, на машине с возвратно-постунательньж движением, со смазкой при 750 кг/см

Продолжительность испытаний 7 ч.

Контртелом служила пластина из стали Р18. Износ определяют по изменению высоты образцов.

Результаты испытаний представлены в табл. 2. в течение всего процесса обработки вводят экэогаз в количестве 3-10 M/÷ на каждЫй 1 м З объема рабочего пространства печи.