Способ азотирования деталей из конструкционных сталей

Способ азотирования деталей из конструкционных сталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ВТВЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<111863715 ?? .?? (61) ???????????????????????????? ?? ??????, ????????-????(22) ???????????????? 050678 {21) 2624820>

Опубликовано 1509,81. Бюллетень Н9 34 (51)M. Кл 3

С 23 С 11/16

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 785.51.

° 532 (088. 8) Дата опубликования описания 150981 (72) Авторы изобретения

t0.M.ëàõTèí, Я.Д.коган, В.A.Àëåêñàíäðoâ, 8 .-е-.-кольцов, B.H.Áóêàðåâ, В.Г.ПавЛюков, A.À.Àðêóøà и, С.М.Пихлатйм--/ (71) Заявитель (54) СПОСОБ АЗОТИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ

ИЗ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ

Изобретение относится к химикотермической обработке, а именно к процессам низкотемпературного насыщения металлов и сплавов азотом.

Известен способ, заключающийся в кратковременном газовом азотировании в атмосфере аммиака, аммиака и азота, аммиака и углеродосодержащих газов при 450-600 С (1).

Известен также способ азотирования стали, включающий изотермическую выдержку изделий в интервале температур 450-600ОС в аммиачно-водородной смеси с введением в конце изотермической выдержки s рабочее пространство печи нитроцементующего газа в течение 0,1-3 ч (2)...Данные способы позволяют повысить пластичность поверхностной нитридной эоны обрабатываемых изделий и сопротивление задиру.

Недостатками известного способа являются сравнительно низкая износостойкость покрытия, невысокая скорость процесса н недостаточная технологичность, связанная с применением дополнительного источника насьвдающей атмосферы - нитроцементующе|о газа.

Цель изобретения - интенсификация насыщения, повышение износостойкости азотированного слоя и повышение технологичности процесса.

Поставленная цель достигается тем, что обрабатываемые детали нагревают до температуры насыщения (450600оС) и выдерживают в течение первых 15-30 мин при температуре процесса в аммиаке с азотным потенциалом

Рина

7g = = 3,5-5,5, РН затем при той же температуре азотный

1з .потенциал насыщающей атмосФеры понижают до уровня предельной растворимости азота в твердом растворе

Tl. = 0,2-0,7 и выдерживают детали при данном азотном потенциале 120 10 ч в зависимости от необходимой толщины зоны aL -твердого раствора, после чего при той же температуре процесса азотный потенциал повышают до значений 1,4 — 2,5, что позволяет при низшем значении УК = 1,4 получить на поверхности нитрид Fe4N, а

)три высшем 7iи = 2,5 « нитрид FegN (данный диапазон азотного потенциала исключает получение на поверхности

ЗО хрупкого нитрида.Fe@N).

863715

Нагрев иэделий и иэотермическая выдержка н перные 15-30 мин процесса в атмосфере с высоким азотным потенциалом позволяет уменьшить время до достижения предела растворимости азота и твердом растворе, а проведение процесса на второй стадии при ,азотном потенциале, соответствующем предельной растворимости азота в твердом растворе, позволяет ускорить получение заданной глубины эоны внутреннего азотиронания„ Последующее повышение азотного потенциала в диапазоне 1,4 - 2,5 обеспечивает формирование на поверхности заданный химический состав нитридов, толщина которого регулируется временем выдержки при данном азотном потенциале. При этом достигается оптимизация фазоного состава и соответственно поверхностных физико-механических характеристик нитридной зоны.

Получаемые комбинированные диффузионные слои обеспечивают оптимальную прирабатываемость и пониженный износ детали за счет поверхностной нитридной зоны заданного состава, высокое сопротивление контактным нагрузкам, стойкость в условиях сухого и полусухого трения.

При проведении процесса азотиронания по предлагаемому способу дос-.èãàåòñÿ ускоренное формирование диффузионного слоя и улучшается технологичность процесса, так как оптимизация фазового состава нитридной зоны достигается не за счет введения н рабочее пространство печи дополнительного газового реагента, а за счет регулирования азотного потенциала аммиачной атмосферы. Пример 1. По известному режиму на стали 45 за 3 ч проводят насыщение при 570 С, получают диффузионный слой глубиной 0,5 мм с карбонитридной фазой Fe (NC) 15 мкм.

Испытания полученного покрытия, проведенные в условиях трения скольжения на машине СМЦ-2, показали, что линейный износ карбонитрида

Fe (NC) составляет 3,8 мкм за 4 ч испытаний, 3,9 мкм эа 5 ч испытаний и 4 мкм за 6 ч испытаний.

Азотирование по предлагаемому способу проводят по режиму: температура насыщения 570ОС; 1 ступень насыщения проводят в среде аммиака — 40 =Ъ, 3Г „ = 3,63 15 мин; 11 ступень насыщения пронодят в атмосфере аммиака и продуктов его крекинга с азотным потенциалом Л н = 0,22, время насыщения 1 ч; ill ступень: время насыщения 1 ч 45 мин в атмосфере аммиака и продуктов его крекинга с азотным потенциалом Х =

2,5. Общее нремя насыщения состав. ляет 3 ч.

5

После обработки на поверхности получают азотированный слой 9,55 мм с нитридной зоной 21 мкм на стали 45.

На поверхности обрабатываемого изделия формируется эона химического соединения на базе нитрида Fe>N (без хрупкой фазы Ре й), позволяющая уменьшить скорость износа, которая составляет 2,7 мкм за 4 ч испытаний, 3 мкм за 5 ч испытаний и 3,1 мкм. за 6 ч испытаний.

Пример 2. Сталь 45 азотируют при 570 С по режиму, обеспечивающему получение на поверхности 6 фазы, испытывают на машине СМЦ-2 в режиме трения скольжения со смазкой и при контроле износа методом гащения сцинтилляций, за 1 ч испытаний количество продуктов износа с в масле увеличивается до 6 r.

Азотируют ту же сталь по предлагаемому способу, температура насыщения 570О С; 1 ступень:аэотиронание проводят в атмосфере аммиака с азотным потенциалом 7я — — 3,65 в течение 15 мин; 11 ступень: насыщение проводят н течение 1 ч, в среде аммиака и продуктов его крекинга с азотным потенциалом У< = 0,22; 111 ступень: проводят выдержку в среде аммиака и продуктов его крекинга с азотным потенциалом Jlg = 1,4 в течение 1 ч 45 мин. Суммарное время процесса составляет 3 ч. При этом на обрабатываемых деталях получают диффузионный слой с поверхностной фазой (нитрид Fe4N), что уменьшает количество продуктов износа (при аналогичном методе испытаний) до 2,5 r., Применение способа азотирования позволяет регулировать строение и фазовый.состав диффузионного слоя без введения дополнительного газового реагента, сократить продолжительность процесса в 1,5 - 2 раза и повысить работоспособность рабочей поверхности в 2,5 - 3 раза.

Формула изобретения

1. Способ аэотирования деталей иэ конструкционных сталей, включающий нагрев до температуры насыщения и изотермическую выдержку в атмосфере частично диссоциированного аммиака при температуре насыщения, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью интенсификации процесса насыщения, повышения износостойкости получаемых диффузионных слоев и повышения технологичности процесса, насыщение проводят при 450-600 С н три стадии, причем на первой стадии изотермическая выдержка ведется

10 — 30 мин в атмосфере аммиака с азотным потенциалом 3,5 - 5,5, на второй стадии 0,5 — 10 ч в атмосфере

863715

Составитель Л. Бурлннова

Редактор М. Циткина Техред A. Савка Корректор М. Шароши

Тираж 1051 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7711/43

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 аммиака с продуктами его предварительной диссоциации с азотным потенциалом на уровне предельной растворимости азота в (, -твердом растворе, на третьей стадии 1 - 6 ч в той же атмосфере с азотным потенциалом на уровне предельной растворимости азота в нитридах.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в зависимости от температуры насыщения азотный потенциал на второй стадии выбирают по формуле

6 3ГнС 15,899 — 0,039 Т

3. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что для получения на поверхности " фазы (нитрид Fe+N) азотный потенциал третьей ступени в зависимости от температуры насыщения выбирают по формуле

15, 899-0, 039 Т < 8g ХИ (13, 399

0,022 T.

4. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что для получения на поверхности 6 -фазы (нитрид Fe>N) азотный потенциал третьей ступени в зависимости от температуры насыщения выбирают по формуле

С Ф,.13, 396 — 0,22 Т .

Ъ" сточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лахтин Ю.М., Коган Я.Д. Азотнрование стали, Машиностроение, 1976, с. 219-230.

2 ° Авторское свидетельство СССР

В 475427 кл. С 23 С 9/16, 1974