Способ нитроцементации деталей изтеплопрочных сталей

Способ нитроцементации деталей изтеплопрочных сталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О Il И С А Н И Е >840196

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеюз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свил-ay— (5l)M. Кл. (22) Заявлено 31. 05. 79 (21) 2774308/22-02 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет—

С 23 С 11/16

Государственный котеитет

СССР по делам изобретений

Опубликовано 23.06.81. Бюллетень № 23 (53) УДК 621.785. .5!.52 (088.8) и откоытнн

Дата опубликования описания 26 . 06 . 81

А.Т. Чаукин, В.Л. Козлов, Б.Г. Волчков, И.N. P кина, А.Н. Уткина и В.И. Белякова

) i (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ НИТРОЦЕИЕНТАЦИИ .ДЕТАЛЕЙ

ИЗ ТЕПЛОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ

Изобретение относится к машино строению и может быть использовано в различных отраслях промышленности при химико-термической обработке деталей из теплопрочных стглей.

Известен способ нитроцементации шестерен при температурах 820-860 С б и 860-890 С в эндотермической атмосфере с добавкой природного газа и аммиака (1 ).

Известен также способ газовой нитроцементации деталей из теплопрочных сталей (2 ). Нитроцементация сталей по известному способу осуществляется при температуре 900 С в эндотермической атмосфере, имеющей точку росы О+1,5 С с добавкой 3,5+0,2 /фН и 3,0+0,2% NH 3 при углеродном потенциале печной атмосферы, соответствующем содержанию в ней 0,2-0,37. двуокиси углерода. Этот способ также не обеспечивает высокой контактной долговечности деталей из-за слабого насыщения диффузионного слоя углеродом

2 и малой толпзтны, полученной карбонитридной и карбидной зоны.

Цель изобретения — повышение контактной долговечности обрабатываемых деталей за счет увеличения толщины карбонитридной и карбидной зоны.

Поставленная цель достигается тем, что нитроцементацию деталей ведут при температуре 940-960 С в течение

1-3 ч в печной атмосфере с углеродным потенциалом 1,3-1,5 С, затем подстуо живают детали до температуры закалки, о а именно 890-910 С и выдерживают при этой температуре в печной атмосфере с углеродным потенциалом 1,1 — 1,207. С выдержку осуществляют в зависимости от требуемой толщины слоя.

Благодаря повышению температуры до 950 С и углеродного потенциала о насыщающей среды до 1,3-1,57. С при неизменной добавке аммиака 4+0,5, в первом этапе процесса происходит интенсивное насыщение стали преимущественно углеродом на глубину, необ3 .8 ходимую для формирования утолщенной карбонитридной и карбидной зоны.

Существующие глубины нитроцемеитованных слоев на деталях ограничены в основном пределами, мм:0,2-0,6, 0,51,0, 1,0-1,5. Исходя из этого определены пределы времени выдержки первого и второго этапа процесса — 1-3 ч и 2-8 ч. Для получения утолщенной карбонитридной и карбидной зоны в диффузионном слое каждого из указанных пределов оптимальное время выдержки первого этапа должно быть соответственно 1, 2, 3 ч.

Увеличение времени выдержки свьпце

3-4 ч при 950 С нежелательно, так как ведет к росту аустенитного зерна.

Подстуживание деталей до температуры закалки 890-910 С с одновременным снижением углеродного потенциала печной атмосферы до 1,0-1,2Х С и выдержка 2-8 ч во втором этапе позволяет снизить концентрацию углерода и одновременно повысить концентрацию азота до оптимальных значений и завершить формирование требуемого диффузионного слоя. Время выдержки 2 ч обеспечивает, наряду с выдержкой 1 ч в первом этапе, получение минимальной глубины слоя 0,2-0,6 мм, а время выдержки

8 ч и 3 ч — максимальной глубины слоя в пределах 1,0-1,5 мм. В случае необходймости получения более глубоких диффузионных слоев соответственно может быть увеличено время выдержки . второго этапа.

Образцы для послойного химического анализа на содержание углерода и азота и для испытаний на предел выносливости и контактную долговечность, изготовленные из теплопрочной стали

20ХЗИВФ, обрабатывают в шахтной элект. ропечи Ц-75. Загрузку образцов проводят совместно с балластом из той

40196 4 же марки стали в печь, нагретую pv

900 С.

После загрузки и нагрева образцов до температуры 800 С в муфель печи вводят эндогаз, имеющий точку росы

0»1,5 С, с расходом, равным шести муфеля печи в 1 ч, и продолжают нагрев до 950 С. При достижении температуры 950 С к эндогазу добавляют щ природный газ и аммиак в количестве соответственно 10+2 и 4+0,5Х по отношению к расходу эндогаза, что обес. печивает углеродный потенциал печной атмосферы в пределах 1,3-1,5ф.

15 Контроль углеродного потенциала осуществляют по содержанию двуоокиси углерода и метана в печной атмосфере с помощью оптикоакустического газоанализатора типа ОА-2209 и хроматогра20 фа типа "ХЛ ° Содержание двуокиси углерода при этом находится в пределах 0,05-0,10, а метана. 3-4,.

Образцы выдерживают при температуре 950+10 С в течение 2 ч, затем

25 производят снижение температуры до

900+10 С путем перевода задатчика на регулирующем потенциометре без принудительного охлаждения печи и одновременно уменьшают добавку при30 родного газа до 5+1,0, не изменяя расхода аммиака и эндогаза. При температуре 900+10 С образцы выдерживаЬт 5 ч в печной атмосфере с. содержанием 0,1-0,2% СО, 1,0-2,0 СН, 35 обеспечивающей получение концентрации углерода в диффузионном слое 1,1-.

1,2Х. По окончании времени выдержки проводят выгрузкуобразцов из печи и закалку их в масле. После этого

4о образцы, за исключением образцов для послойного химанализа, подвергают . обработке холодом и низкому отпуску.

Результаты исследований и испытаний образцов приведены в таблице.

8401 96 о ос 4 сс е» Q() о сч цп о

00 л

D сч

00 л о! о см оle л о л л оо

ola о !

» о о

С5

+I о о Л о

+1

D о1

О

Н

О е Ь

3л

С»Ъ л о

1 с/

CV л

О ю л л

1 л л о сс1 о «ц а л р )

+ о

С0 л. сб с 1

Г» о+ ь

+1

D о

Ф >g ф

Ф о

Ф Ж

Х у с!! меам и са 1 Ес 4

K & " !.

O,muD В сц о!

CH g с«!

OD !vo ао

+ х:о

+ v

D

A сс

+ Ж

+ Фм

0! V Wo са а и о

Па о в++v

+ се

+ ф 1 Ж «» сч с0иу са о О сч ойдо !! л Ц в л ф л о жс с оо

©++v !

Ю

C)

)( (4

С) ъ

o: ц! о

):) х

C) I (4

Ф л

С) С)

С) (4

I о л

Ю л

° »

C) л с:

0() и

Ю о („" о

Х о ( (.)

cd 1 о) о л л — o (Ю tI «1» I

+ х

u o ()) g) л

t«o ц)

0) 4A» О

oioiiР- o o ()1 + + Ю I

-+ qn

+,4-Х <

Х д (4

Я () л

Cd К О с к и м с))о и л л I4 s ж сч () Ю о и + + U I (:)

+I ь С) ()\

C)

+I

С)

Жду

C)

+(С) (Д1

840196

С)

1/:) (Ч л о фФ х с

+ х (d () « л (ю .) о

I«î

С)-С) ii (Ч

Ю ф(+i Я(л - oo ()++О

М о

Х

C) (3

" ) С) е

I (( () и

C) S40196 о

pN о

СЧ л

3Г !

СМ

МЪ

° \ ь о

+t. ь

Ю ж

+ !

+ мп

g жво ф ф Q л л!

- ca о о.м в rv.м. а о-о и—

Рю ОО ъ++-v (ф ж и

Ба оо и,и,у! е

m о-с и сч ! a ф! л

N ии&wоо й++Р !

11 8401

Приведенные данные свидетельствуют о том, что предлагаемый способ обеспечивает повышение контактной долговечности нитроцементованных нешлифованных деталей на 10-20%, а шлифованных в 2-3 раза. Длительность процесса сокращается в 1,3-1.,5 раз.

Формула изобретения

Способ нитроцементации деталей из !О теплопрочных сталей, включающий нагрев до температуры обработки в насыщающей среде и выдержку при этой температуре, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения контакт- 15 ной долговечности обрабатываемых деталей, за счет увеличения толщины карбовитридной и карбидной зоны диф96 12 фузионного слоя, обработку ведут при 940-960 С в течение 1-3 ч в насыщающей атмосфере с углеродным потенциалом 1,3-1,5 % С, затем снижают температуру обработки до 890-910 С и углеродный потенциал насыщающей атмосферы до 1, l-l 2% С и осуществляют выдержку, в течение времени, необходимого для получения заданной глубины слоя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. "Металловедение и термическая обработка металлов". 1973, ¹ 9, с.17-21, 26-28.

2. Авторское свидетельство СССР № 396446, кл. С 23 С 9/04, 1974.

Составитель Л. Бурлинова

Редактор М. Ликович Техред Т.Маточка КоРРектор, М. Шароши

Заказ 4673 37 Тираж .1048 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4