Способ химико-термической обработкиметаллических изделий b электролитах

Способ химико-термической обработкиметаллических изделий b электролитах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 11834235

Союз Соеетскии

Социалистических

Республик

1

Ф (6I ) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 13.0? . 79 (21) 2799481!22-02 (5I)N. К,11. с присоединением заявки J%

С 23 С 9/00

Гееударстееииый кемитет

СССР ао делам изабретеии11 и еткрыти11 (23) 0риоритет

Опубликовано 30.05. 81, Бюллетень М 20 (53) УД4(621. 785. .51..539 (088.8) Лата опубликования описания 30. 05. 81

В. Н. Дураджи, И. В. Брянцев и А. К. Товарков !

t „

1 4

1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Институт прикладной физики АН Молдавской ССР (54) СПОСОБ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ В ЭЛЕКТРОЛИТАХ

Изобретение относится к химикотермической и термической обработке металлов и сплавов, в частности к химико-термической обработке при нагреве в электролите, и может найти применение в машиностроении, приборостроении и других областях техники.

Известен способ химико-термичес кой обработки (цементация) с нагре10 вом в электролите при анодном и катодном процессах. Для этого способа характерна высокая скорость диффузионных процессов, время химикотермнческой обработки составляет

15 несколько минут (1).

Однако глубина диффузионного слоя может достигать нескольких миллиметров.

Известен также способ химико-тер20 мической обработки (цементация и нитроцементация) с погружением детали в электролит. При погружении детали в электролит соответствующего состава можно осуществить высокоскоростную химико-термическую обработку. Так, например, при использовании раствора, содержащего 15% хлористого аммония и 10% ацетона, можно осущест.-. вить науглероживание стали. За :время обработки 5 мин при 900 С с последующим охлаждением в электролите тол" щина сплошного белого слоя у основания электрода равна 80 мкм j2) .

Недостатком способа химико-термической обработки с погружением детали в электролит является наличие градиента температур по высоте детали как при анодном,так и при катодном процессах, обусловленного теплопроводностью вдоль образца и теплопередачей через парогазовую оболочку.

Наличие градиента температур по высо". те образца обуславливает различную глубину диффузионного слоя при химико-термической обработке, Глубина этих слоев уменьшается с увеличением расстояния от основания электрода.

8342

3

Цель изобретения — получение равномерных диффузионных слоев по всей поверхности детали при проведении химико-термической обработки с нагревом в электролите.

Поставленная цель достигается тем, что на верхнюю часть детали у поверхности электролита подают затопленную струю электролита со скоростью 0,5-1,5 м/с.

Если в процессе нагрева подавать затопленную струю электролита иа верхнюю часть электрода у поверхности электролита, то можно увеличивать температуру этой части электрода и тем самым регулировать величину градиента температур по высоте образца. Это достигается за счет того, что структура парогазовой оболочки изменяется, исключается теплопередача вдоль образца, Чем больше темпе ратура основания электрода, которая регулируется, напряжением на электродах, тем больше должна быть скорость затопленной струи электролита, подаваемой на верхнюю часть электрода у поверхности электролита. Так,при температуре основания электрода о

500 С скорость затопленной струи должна составлять 0,5 м/с. В этом случае достигается равномерная температура по всей высоте образца. При скорости больше 0,5 м/с температура верхней части электрода становится больше, чем в основании, т.е. полу- З5 чается обратный градиент температур.

При температуре основания электрода о

1000 С скорость затопленной струи должна составлять 1,5 м/с. При этой скорости достигается равномерная . 4В температура по высоте образца, а ри скорости более 1,5 м/с температура в верхней части больше, чем в основании.

Пример 1. Анод из стали Ст 45

l0 диаметром 8 мм погружают в раствор 15Х-го хлористого аммония на глу35 4 бину 40 мм. Термопары для измерения .температуры нагрева помещают в электроде на расстоянии 2 и 37 мм от основания. При обычном нагреве в образце наблюдается градиент температур равный 10 град/мм при температур

0 ре основания 850 С. При подаче затопленной струи электролита со скоростью 0,75 м/с градиенттемператур равен нулю.

Пример 2. Анод из стали Ст

10 диаметром 6 мм погружают в раствоп содержащий 15Х хлористого аммония и

20Х NH 0H используемый для азотирования. Глубина погружения 18,мм. На верхнюю часть электрода подают затопленную струю электрлита со скоростью 0,65 м/с. Температура нагрева у основания и вверху образца составляет 700 С» время обработки 4 мин. о

Иикроструктурный анализ показывает, что сплошная нитридная зона. по всей высоте электрода, равномерна и равна

30 мкм.

Пример 3. Анодиз стали

Ст 10 диаметром 6 мм погружают в водный раствор, состоящий из 15Х хлористого аммония и 107 ацетона, используемый для цементации. Глубина погружения 18 мм. На верхнюю часть электрода подается затопленная струя электролита со скоростью 0,8 м/с. Температура нагрева образца у основания и вверху составляет 900 С, время обо работки 5 мин. Охлаждение осуществляют в электролите. Микростурктурный анализ показывает, что образующийся в результате закалки сплошной белый слой по всей высоте рав- номерен и равен 80 мкм.

Результаты обработки деталей иэ низкоуглеродистой стали диаметром

6-7 мм при глубине погружения s электролит 16-18 мм приведены в таблице.

834235

НН С1

15., Ацетон

1О;

900

Цементация (иэвестный) 80

900

5 0,8

То же

Цементация

80

1000

5 1,5 110

То же

IlO

700

ЦН С1 Азоти15 роваМНфОН ние

4 0,65

500

То же

15 0,5

То же

Цианирование

860

МН,„СI

КНЯЖОН

Ацетон

4 0 7

70

ВНИИПИ Заказ 4015/53 Тираж. 1048 Подписное

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

Определение глубины слоя (6 -фа- зы при азотировании и сплошного белого слоя при нитроцементации или цементации образцов, охлажденных в электролите) осуществляется с помощью микроструктурного анализа,, кроме того, распределение концентрации углерода по глубине при науглероживании определяется с помощью локального эмиссионного спектрального анализа, позволяющего анализировать объем ди- аметром 200 мкм по поверхности и

5-10 мкм по глубине.

59

Таким образом, получение равномерной температуры нагрева по высоте детали позволяет получить при всех видах химико-термической обработки равномерные диффузионные слои.

Формула изобретения

Способ химико-термической обработки металлических изделий в электролитах, включающий нагрев до температуры обработки и выдержку, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью получения равномерных диффузионных споев, на верхнюю часть иэделия у поверхности электролита подают затопленную струю электролита со...скоростью 0,5 — l,5 и/с.

Источники информаци, принятые во внимание при экспертизе

1. Минкевич А. Н. Химино-термическая обработка металлов и сплавов.

М., 1965, с. 73.

2."Электронная обработка материалов" 1977 ° Ilt 2 ° с. 15-18.