Способ ионного азотированиястальных деталей

Способ ионного азотированиястальных деталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

" 852966

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 01.10.79 (21) 2829592/22-02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.08.81. Бюллетень № 29 (45) Дата опубликования описания 07.08.81 (51) M К з

С 23 С 11/16

1осударственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.785. .51.532 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Е. Курдюмова, Г. А. Солодкин и Э. С, Цырлин

1 с".: 1" т„;-:-.:, . I

Ордена Трудового Красного Знамени экспериментальный научно-исследовательский институт., металлорежущих станков! ь

К (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИОННОГО АЗОТИРОВАНИЯ

СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к области химико-термической обработки металлов и может быть использовано для поверхностного упрочнения деталей машин.

Известен способ термической обработки стальных изделий, предусматривающий ступенчатый нагрев .изделий при 500 †6 С и

840 †8 С для выравнивания температуры садки fl).

Однако такой способ невозможно использовать для азотирования при температуре 500 — 600 С.

Известен также способ ионного азотирования, включающий нагрев и изотермическую выдержку при температуре азотирования в азотоводородной атмосфере (2).

Однако этот способ не позволяет получать идентичные результаты качества при одновременном азотировании деталей разной массы и конфигурации ввиду локального характера нагрева деталей в плазме тлеющего разряда. Вследствие этого крупные детали нагреваются с меньшей скоростью чем мелкие или детали с развитой наружной поверхностью и приобретают температуру азотирования позже, чем мелкие изделия. Это ведет к неидентичным результатам качества при их совместном азотировании.

Целью изобретения является повышение

2 качества азотирования деталей различной массы и конфигурации в одной садке.

Это достигается тем, что в способе ионного азотирования, включающем нагрев до температуры обработки и изотермическую выдержку в азотоводородной атмосфере, нагрев производят ступенчато: сначала детали нагревают до температуры на 20 —.50 С ниже температуры обработки, выдерживают при этой температуре 20 — 60 мин, а затем продолжают нагрев до температуры обработки со скоростью 5 — 15 град/мин.

Выдержка при температуре на 20 — 50 С

15 ниже температуры азотирования в течение

20 — 60 мин обеспечивает выравнивание температуры по осадке, состоящей из деталей различной массы и конфигурации, что приводит к идентичным результатам качества

gp азотирования. Температура предварительной выдержки на 20 С ниже изотермической — это та минимальная температура, при которой возможно выравнивание температуры по осадке разнородных деталей. Вы 5 держка при температуре, меньшей этой величины не гарантирует от перегрева мелких деталей. При проведении предварительной выдержки при температуре более чем на

50 С ниже температуры азотирования воз3р можна последующая неоднородность нагре8520ü 6

По техническим требованиям твердость поверхности этих деталей после азотирования должна быть на уровне 700 — 760 HV, а толщина азотированного слоя — 0,25 — 0,3 MM.

После загрузки деталей в установку производят очистку их микродугами при напря>кении 250 — 500 В, давлении 0,1 — 0,5 мм рт. ст. в течение 30 мин до температуры

250 С, затем — нагрев в режиме катодного распыления при напряжении 600 †8 В, 5

10 давлении 0,5 мм рт. ст. до температуры предварительной выдержки с последующей выдержкой при этой температуре при давлении 4,5 и 5,5 мм рт. ст. и напряжении 350—

450 В, затем выход на температуру изотермической выдержки 530 С с определенной скоростью при тех же параметрах разряда с последующим азотированием при температуре 530"С в течение 10 ч при напряжении 400 — 450 В и давлении 4,5 — 5,5 мм рт. ст.

Как видно из таблицы, при обработке, по известному способу на всех деталях, кроме штока цилиндра, полученные твердость поверхности и толщина азотированногс слоя удовлетворяют техническим требованиям. На штоке цилиндра получены заниженные на 50 — 100 единиц значения поверхностной твердости и на 0,05 — 0,08 мм

ll5

Результаты азотирования деталей

Режим предварительной выдержки

Скорость нагрева после предварительной выдержки, град/мин

Шлицевой вал

Шток цилиндра

Способ азотирования

Шнек

Винт и о о

Х а 1 емпература, С

Время, мин

HV

Известный

Предлагаемый

То жс

520

40

510

500

40

480

40

470!

10

500

500

l0

500

10

500

10

500

500

12

25

500

40 толщина азотированного слоя, что свидетельствует о имевшем место перегреве в процессе азотирования.

При обработке по предлагаемому способу в режимах № 2, 6, 7, 10, 13 на всех деталях, кроме штока цилиндра, получены. 65

3 ва деталей благодаря протяженности интервала нагрева.

Время предварительной выдержки, равное 20 мин, является минимальной длительностью выдержки, обеспечивающей полное выравнивание температуры по садке незначительно отличающихся деталей, а при выдержке до 60 мин происходит полное выравнивание температуры сильно отличающихся деталей. Выдер>кка свыше 60 мин не оказывает практического влияния на распределение температуры по садке и экономически нецелесообразна.

Скорость нагрева 5 град/мин — это практически минимальная скорость, обеспечиващая равномерный нагрев садки разнородных деталей после проведения предвари !ельной выдержки, 15 град/мин — максимальная скорость нагрева, при которой еще не происходит перегрев деталей выше температуры азотирования.

Проведение процесса ионного азотирования с предварительной выдержкой с соблюдением указанных параметров обеспечивает выравнивание температуры по садке, сотоящей из деталей различной массы и конфигурации, что приводит к идентичным результатам качества азотирования.

Пример. Проводят ионное азотирование одновременно ходовых винтов (e28 X

>< 350, вес 1,5 кг), шнеков (И32 X 500, вес

3 кг), шлицевых валов (И40 Х 700, вес

6,8 кг) и штокцилиндров (@10 X 83, вес

0,5 кг), изготовленных из стали ЗОХЗМФ.

700—

700—

700—

730—

700—

700—

72,0

700—

700—

730—

730—

750 30—

750 т30—

О,О—

720

0,28—

0,30

0,28—

0,30

0,27—

0,29

0,280,31

0,28—

0,30

0,28—

0,30

0,28—

0,30

0,28—

0,30

0,28—

0,30

0,28 —0,30

0,28—

0,30

0,28—

0,31

0,28 —

720—

720—

720—

73.0

740—

720-740

720—

720—

720—

740—

740—

750—

740—

700—

720

0,26—

0,28

0.26—

0,28

0,25—

0,26

0,28—

0,30

Ооб—

0,28

0,26—

0,28

0,25—

0,27

0,26—

0,28

0,28—

0,30

0,28—

G,30

0.29—

0,31

0,28—

0,30

0,25—

0,27

30—

750

730—

750

7 ивЂ

720

730—

750

720—

740

670—

690

730—

740

720—

740

720—

740

720—

74,0

730—

750

730— 50

710—

720

0,22—

0,25

0,22—

0,24

0,23—

0,25

0,27—

ОДО

0,26

0,28

0,22—

0,24

0,24—

0,26

0,28—

0,30

0,28—

0,30

0,28—

0,30

0,28—

0,30 3,27—

0,30

0,23—

0,25

650—

660—

69,0

680—

710—

700—

660—

650-670

720—

720—

720—

71.0—

710—

630—

640

0,2—

0,22

0,21—

0,23

0,23—

0,25

0,28—

0,30

0,23—

0,25

0,22—

0,24

0,2—

0,22

0,26—

0,28

0,28—

i0,3О

0,28—

i0,3О

0.28—

0,30

0,28—

«0,30

0,18—

0,21

852966

Составитель Л. Бурлинова

Техред М. Гайдамак

Редактор Л. Павлова

Корректор E. Хмелева

Заказ 5897

Изд. № 524 Тираж 1048

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Загорская типография упрполиграфиздата Мособлисполкома

5 твердость поверхности и толщина азотированого слоя, удовлетворяющие техническим требованаиям. На штоке цилиндра получены заниженные на 50 — 100 единиц значения поверхностей твердости и на 0,05 — 0,08 мм толщина азотированного слоя, что свидетельствует о имевшем место перегреве в процессе азотирования.

При обработке по предлагаемому способу в режимах К0 3, 4, 5, 8, 9, 11, 12 на всех деталях получены твердость и толщина азотированного слоя, удовлетворяющие техническим требованиям, т, е. при проведении предварительной выдержки при температуре

20 — 50 С ниже температуры изотермической выдержки в течение 20 — 60 мин с последующим нагревом до температуры азотирования со скоростью 5 — 15 град/мин.

Предлагаемый способ позволяет одновременно азотировать детали разной массы и конфигурации, что дает возможность уменьшить число садок азотирования.

Формула изобретения

Способ ионного азотирования стальных деталей, включающий нагрев до темпера5 туры обработки и изотермическую выдержку в азотоводородной атмосфере, о т л и ч аю щи и с я тем, что, с целью повышения качества азотирования деталей различной массы и конфигурации в одной садке, нагрев

1О производят ступенчато: сначала детали нагревают до температуры на 20 — 50оС ниже температуры обработки, выдерживают при этой температуре в течение 20 — 60 мин, а затем продолжают нагрев до температуры

15 обработки со скоростью 5 — 15 град./мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гуляев А. П. и др. Инструментальные стали, М., «Машиностроение», 1975, с. 125.

2. Лахтин Ю. М. и др. Азотирование сталей, М., «Машиностроение», 1976, с. 144 — 146.