Способ химико-термической обработки изделий из стали и чугуна

Способ химико-термической обработки изделий из стали и чугуна

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Авторы изобретеиия

Ъ

М

В.Л.Матвеев, А. В.Маслеев, В.Н.Дубинский, и Л.В.матвеева (71) Заявитель (54) СПОСОб ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТАЛИ И ЧУГУНА

Изобретение относится к химикотермической обоаботке, в частности, к процессам -азотирования и сульфоцианирования инструмента и деталей иэ стали и чугуна.

Известен способ химико"термичес" кой обработки при 500-600оС в расплавах солей, содержащих цианаты щелочных. металлов, мелем и углекислые..соли щелочного металла.

В этом расплаве азотирование про" исходит в результате окисления или разложения цианатов. Состав токсичен, так как содержит уже в исходном-сос тоянии различное количество цианатов.

Пыль цианитов (калия, например) действует на слизистую оболочку, носа и вызывает раздражение верхних дыхательных путей.

Все работы с цианатом калия необходимо проводить при постоянно действующей приточно-вытяжной вентиляции, пользуясь индивидуальными средствами защиты.

В .цианате натрия содержание МаСМ техническими условиями не регламентируется, он является весьма токсичным, до 64 NaCN.

В нитрит-нитратных ваннах процесс идет с малой активностью, глубина образовавшегося азотированного слоя в них значительно меньше, чем за то же время в ваннах на основе цианатов.

1о

Для интенсификации процесса азотирования в расплав вводится силикокальций и хлористый алюминий, однако активность насыщения остается недостаточной (11.

Недостатком азотирования в нитритнитратных расплавах является низкая температура разложения солей.

Так, превращение МаМО и КМО в

И соответственно МаМОаи КМО проис.ходит при температуре менее 300 С, р а при температуре выне 320РС последние диссоциируют с образованием ядовитых окислов азота. Кроме того, 3 9221

=огласно правилам техники безопасности, утвержденным Президиумом ЦК профсоюза рабочих машиностроения 6 июля

1960 года, KNOg и NANO> запрещается ввиду их взрывоопасности нагревать выше 550-600 С, что соответствует интервалу температур жидкостного азотирования °

При использовании карбамида в процессе его сплавления с карбонатом 1о реакция идет очень бурно с выделением большого количества аммиака и углекислого газа, что объясняется низкой температурой плавления карба мида 132,7 С. Вес образовавшегося цианата в 2 раза меньше, чем загружаемых веществ (карбамид+карбонат).

В связи с тем, что образование цианата происходит при температуре выше 300 С, большая часть мочевины разо лагается с образованием биурета, гуа нидина, аммилина, аммидина и других веществ.

Опыты показывают, что нагрев карбамида при 300ОС в течение 1,5 ч сопровождается сильным испарением, при этом улетучивается до 76-703 исходной массы и наблюдается интенсивное вспенивание. Таким образом, использование мочевины (карбамида) для процесса азотирования неудобно, связано с бурным газовыделением и вспениванием.

Следует. отметить, что количество токсичных цианидов в ваннах на основе цианатов или мочевины в процессе

35 работы увеличивается.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ химико-термической обработки при 50040

600 С в расплавах цианата калия (21.

Недостатками известного способа являются токсичность расплава и неФ обходи мост ь тщательной ней трали з ации сточных вод и отходов солей, а также токсичность (хотя во много раз мень45 шая по сравнению с цианидами) используемых веществ.

Целью изобретения является улучшение условий труда за счет исключения образования токсичных отходов.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу химико-термичес,кой обработки в расплавах солей при

500-600ОС, обработку ведут в расплаве нейтральных солей, аэрируемом газообразными насыщающими продуктами.

76 4

Кроме того,в качестве нейтральных солей для обработки может быть взята смесь хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов с температурой плавления не менее чем на 80 С ниже температуры обработки,. а в качестве насыщающих веществ - продукты разложения, органических веществ, например циануровой кислоты.

При температуре выше 350 С циануровая кислота деполимеризуется с образованием циановой кислоты.

Последняя, проходя через расплав, взаимодействует с металлом загружае- . мых деталей. При этом на поверхности деталей происходит образование нитридов. Исходные вещества неядовиты, токсичных отходов также не образуется.

Пример. Готовят смесь хлори- ° дов, например, вес.3: КС l 48, LiCl 28, NaCl 24 или ВаС1 30, МаС! 20, СаС1 50. Температура плавления 450 С.

Загружают в тигель иэ нержавеющей стали, повышают температуру до расплавления смеси и затем устанавливают рабочую температуру расплава до 550 С.

После этого загружают обезжиренные образцы из быстрорежущей стали и после их нагрева до рабочей температуры пропускают через расплав продукты разложения циануровой кислоты. Глубина образовавшегося диффузионного слоя 30-50 мкм, причем белая карбонитридная составляющая, приводящая к повышенной хрупкости азотированного слоя быстрорежущей стали и последующему выкрашиванию и скалыванию режущей кромки, отсутствует. Наличие этой зоны по данным ВНИИ является браковочным признаком.. Поверхностная твердость образцов увеличивается в результате обработки с 800 до 1027 HV), а микротвердость с.824 до 1350 Нм50 .

Проводят сульфоцианирование в том же расплаве и продувают продукты СН О и пары серы (соотношение

99,8:0,2)при 570+10 С в течение 2 ч.

Глубина карбонитридного слоя 1012 мкм. Твердость слоя НЧ 257

271 кт/мм, микротвердость Н о

450 кгlмм

Результаты испытаний приведены в таблице.

922176

Аэрируемое вещество

Примечание

Твердость

НЧц сгс/мм

Глубина карбо" нитридного слоя, мкм

Состав расплава, вес.3

Ми кро. твердост ь

" мц

Цилиндры в расплаве не обнаружены. Поверхность серая, беэ рыхло-. го слоя

257 271 450

HCN0 10"12

BaClg 30

NaC 1 20

CaCly 50

КСМО 85

246<257 398

8-11

В расллаве имеются цианиды

На поверхности порошкообразный черный налет

14,8

Na

Формула изобретения

Составитель Л.Бурлинова

Редактор Л.Лукач Техред А. Ач Корректор О.Билак

Заказ 2512/36 Тираж 1049 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

Таким образом, обработка предлагаемым способом позволяет улучшить 25 условия труда за счет исключения вредных составляющих. Качество обработки не ухудшается.

1. Способ химико-термической обработки изделий из стали и чугуна, заключающийся в обработке в расплавах солей при 500-600еС., о т л и ч аю шийся тем, что, с целью улуч" шения условий труда за счет исключения образования токсичных отходов, обработку ведут в расплавах нитральных солей, которые продувают газообразными насыщающими продуктами.

2. Способ по п.,1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве нит" ральных солей используют смесь хлоридов щелочных и щелочноэемельных металлов.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

1" 479825, кл. С 23 С 9/14, 1973 °

2, Авторское свидетельствб СССР

N 576350, кл. С 23 C 9/-10, 1973.