Способ высокотемпературной нитроцементации

Способ высокотемпературной нитроцементации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБевЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистические

Республик

Опубликовано 151281 Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 1 5.1281 (54)М. Кл.

С 23 С 11/18 еовударственный комитет

СССР ав делам изобретений н открытий (53) УДК621.785. . 533 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Л.В.Костылева, Л.M.Ñåìåíîâà, И.С.Козловский, А.И.Якимова и С.В.Ясногородская I (7l ) Заявитель (54) СПОСОБ ВЫСОКОТЕИПЕРАТУРН011 НИТРОЦЕ11ЕНТАЦИИ

Изобретение относится к химикотермической обработке стальных изде лий и может найти применение в машиностроении для поверхностного упрочнения изделий, подвергающихся. износу и повторным контактным и изгибаг>щим нагрузкам.

Наиболее близким к предлагаемому является способ нитроцементации стальных изделий в углеродоазотистой среде, включающий нагрев до температуры нитроцементации 840-900 С

0 с последующей выдержкой. При этом насьпцение поверхности стали углеродом и азотом происходит при постоянном расходе углеродсодержащих газов и аммиака в течение всего процесса 111, Недостатком известного способа является то, что он не может обеспечить достаточного измельчения зерна аустенита в упрочненном слое, вследствие чего снижается прочность изделий на изгиб. Это объясняется тем, что активная диффузия углерода в сталь начинается при прогреве металла до температуры нитроцементации, а за это время зерно успевает вырасти. Диффузия азота не может обеспечить стабилизации границ зерен, так как его в начале процесса очень мало.

Целью изобретения является повышение долговечности стальных изделий

sa счет снижения склонности к росту зерна в упрочненном слое.

Цель достигается тем, что нагрев стальных изделий до температуры нитроцементации проводят в азотнасыщающей среде.

Способ заключается в том, что нагрев в азотнасыщающей среде проводят при расходе газа, обеспечивающем не менее, чем трехкратный газообмен в

20 час, и после достижения температуры нитроцементации 800-890оС расход газа снижают до его значения в углеродоазотистой среде, в которой происходит процесс нитроцементации.

889739

5000000

Таблица 1

Эффективная глубина слоя мм (до Нр. =

«650 кгс/M) Общая глубина слоя, мм (до. исходной с трук туры) Поверхност иая твердость,HRC

11 На глубину 0,2 мм

1,4

0,7

Способ осуществляют следующим образом.

Образцы иэ стали 18ХГТ загружают в шахтную печь Ц-105, нагретую до

800 С. После загрузки в печь в пе0 риод нагрева до 880 С в течение 1 ч о

15 мин подают аммиак в количестве

9 л/мин. При этом восстановление атМосферы происходит за 15 мин.

Спустя 20 мин от начала процесса атмосфера печи имеет состав, %:

Н 59,8 11 39,2; СО. 0,2; СО 0,2;

КН 34,55 г/м .

После нагрева стали до 880 С расход аммиака уменьшают до 1,5 л/мин и» одновременно начинают подачу синтина 140 кап/мин, Общее время процесса нитроцементации составляет 11 ч.

Закалка .проводится в масле непосредственно после нитроцементации.

Иэмельчение зерна в поверхностном слое деталей при нитроцементации достигается за счет того, что диффузия азота в сталь происходит в процессе нагрева деталей, когда сохраняется еще исходное мелкое зерно. Образующиеся по границам зерен нитриды . дополнительно стабилизируют границы и препятствуют росту зерна при последующем нагреве до температуры нитроцементации.

Предлагаемый способ нитроцементации позволяет попучить бездефектную структуру за счет полного восстановления атмосферы печи за короткое

4, время (не более 10-20 мин), так как отсутствие кислорода в насыщающей атмосфере препятствует образованию темной составляющей.

Микроструктура упрочненного слоя представляет собой мартенсит и небольшое количество равномерно распределенного остаточного аустенита.

Характеристика упрочненного слоя

10 представлена в табл.1 °

Как видно из табл.1, величина зерна в упрочненном слое образцов снижается с 8-го балла до 11-ro согласно ГОСТУ 5639-65.

Результаты исследования качества нитроцементации приведены в табл.2, Результаты усталостных испытаний являются следующими °

Напряжение, Число циклов до кгс/мм1. разрушения

Таким образом, результаты металлографического анализа и прочностных

30 испытаний подтверждают, что нагрев изделий в аммиаке способствует повышению качества упрочиенного слоя и усталостной прочности нитроцементованной стали. Способ позволяет повысить долговечность стальных изделий.

889739

Таблица 2

Микроструктура по ОСТ 23.4.52-73

Твердость поверхности,HRC

Толщина эвтектоИгольчатость

Остаточ- Темная ный аус- рставтенит ляющая

Троос- Карботит нитриды идного слоя мм мартенсита

61-62

1,4

0,7 Мелкая и 2-3 средняя

Формула изобретения ности стальных иэделий, нагрев до температуры нитроцементации проводят в азотнасыщающей среде.

26 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Минкевич Л.Н. Химико-термическая обработка металлов. М., "Машиностроение", 1965, с. 131 132.

Составитель Л Голубева

Редактор И.Митровка, Техред М. Надь Ко ектор Е.Рошко

К рр

Заказ 10903/46 Тираж 1051 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

Глубина слоя (цо исходной структуры), мм.

Способ высокотемпературной нитроцементации, включающий нагрев стальных изделий до температуры нитроцеМентации и выдержку в углеродоазотистой среде, о т л и ч а ю щ и.й с я тем, что, с целью повышения долговеч1