Способ цементации в твердом карбюризаторе

Способ цементации в твердом карбюризаторе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Соцналнстнческнк

Республнк

<»>939592 (63) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 24. 10. 80 (21) 2998620/22-02 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 3006.82. Бюллетень ¹ 24

151) М. Кл.

С 23 С 9/06

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 785. .067,5(088,8) Дата опубликования описания 30.06.82

В.К.Афанасьев, Г.Т.Коровин, М.A.Демченйх " " и С.П.Грибин 3

) . с, )

Сибирский металлургический институтим. С.Орджоникидзе (72) Авторы изобретения! с. (7t) Заявитель (54) СПОСОБ ЦЕМЕНТАЦИИ В ТВЕРДОМ

КАРБЮРИЗАТОРЕ

Изобретение относится к химико-тер- мической Обработке в частности к процессу цементации в твердом карбюризаторе.

Цементация в твердом карбюризаторе протекает при нагреве стальных деталей в ящике вместе. с древесным углем, насыщение их поверхности углеродом происходит из газовой фазы, которая образуется при взаимодействии углерода карбюризатора с кислородом воздуха, находящегося в ящике с добавками активиэаторов (ВаСОз, НатСО3, ацетата бария и т.д. ) и с влагой, которая всегда содержится в карбюриэаторе. При этом образуются газы— окись углерода и метан, которые и осуществляют перенос твердого углерода карбюриэатора в сталь 111.

Наиболее близким к предлагаемому является способ цементации в твердом карбюриэаторе (2), включающий нагрев стальных деталей до температуры обработки и выдержку их при этой температуре в твердом карбюризаторе. В качестве карбюризатора используют 25 смесь на основе древесного угля, содержащую, вес.йт

Карбонат бария 20-25

Карбонат кальция 3,5-5

Древесный уголь Остальное 30

Однако процесс цементации в этом карбюризаторе идет недостаточно интенсивно и его можно ускорить.

Цель изобретения — интенсификация процесса цементации в твердом карбюризаторе.

Указанная цель достигается тем, что в способе, включающем нагрев стальных иэделий до температуры обработки и их выдержку при этой температуре в твердом карбюризаторе во время выдержки в твердый карбюризатор выдают 5-20%-ный водный раствор нитрата магния или нитрата алюминия, или их смеси со скоростью 0,25-1,0 мл раствора на 100 г карбюризатора в час.

Цементация по предлагаемому способу значительно увеличивает глубину цементованного слоя при одинаковом времени выдержки. Это обусловлено тем, что вода при температуре цементации разлагается и реагирует- с углеродом карбюриэатора с образованием окиси углерода и метана увеличение концентрации которых в газовой фазе приводит к ускорению цементации. Нитраты магния и алюминия являются поставщиками азота, который также ускоряет диффузию углерода.

939592

Подачу водного раствора во время цементации проводят, равномерно со скоростью 0,25-1,0 мл .раствора на

100 г карбюризатора в 1 ч, эффект ускорения цементации незначителен, а при подаче больше 1 мл раствора.на 5

100 r карбюриэатора в 1 ч. в цементационном ящике образуется газовая атмосфера с низким углеродным потенциалом и возможно окисление поверхности деталей. Оптимальная. концентрация )0 водного раствора нитратов 5-20%. При использовании раствора концентрации менее 5% эффект ускорения цементациинезначителен, из-эа малого количества поступающего с раствором нитрата.

Увеличение концентрации раствора свыше 203 приводит к уменьшению глубины и твердости цементованного слоя, это связано с тем, что с раствором поступает значительное количество кислорода.

Нитрат алюминия и нитрат магния используют отдельно или в смеси при любом соотношении нитратов, поскольку ускоряющее действие их на процессе цементации одинаково.

Пример. Цементации подвергают образцы 15 мм, обработанные на токарном станке, изготовленные иэ сталей 18 ХГТ, СтЗ и Ст35. Образцы

Способ цементации

Глубина слоя, мм Твердость HRC

СтЗ Ст35 18ХГТ СтЗ Ст35 18ХГТ

Известный

0,80

59,0 60,0 60,0

61,0 61,0 62рО

0,70 0,80

1,3 1,4

1,4

4 ч

Предлагаемый

1,20 1,20 60р0 61,0 63,0

1,30

1,35 1,25 1,25 60,0 61,5 63,0

1,20 1,25 61 3 62,0 62,0

li20 (цементация в древесноугольном карбюризаторе (ГОСТ 2407-73) выдержка 2 ч (цементация в твердом карбюриэаторе (ГОСТ

2407-73) с добавками водного раствора а) 5В-ного раствора нитрата магния со скоростью 0,25 мл на 100 г карбюриэатора в час б) 5В-ного раствора нитрата алюминия .со скоростью 1 мл на

100 r карбюризатора в час в) 104-ного раствора нитрата алюминия со скоростью 1 мл на 100 r карбюриэатора в час помещают в металлический контейнер и пересыпают. твердым карбюризато ром. В контейнер вваривают трубу для подачи, водного раствора. Образцы укладывают в контейнер таким образом, чтобы расстояние между образцами и стенкой контейнера было не менее 20-30 мм. Крышку контейнера располагают на противоположной стороне от трубки для подачи водного раствора. Контейнер с упакованными образцами помещают в разогретую до

930-940ОС муфельную.печь.

Цементацию проводят в твердом карбюриэаторе при выдержке 2 и 4 ч (известный способ) и при выдержке

2 ч с подачей водного раствора нитрата.

В таблице показаны примеры цементации при различной концентрации и скорости подачи водного раствора °

Эффективность способа оценивают по глубине и твердости цементованного слоя. Глубину слоя замеряют металлографически по принятой методике до середины переходной зоны. Измерение твердости проводят на закаленных образцах, температура нагрева под закалку 840ОС, охлаждение в воду.

Результаты измерений также приведены в таблице.

939592

Продолжение табллицы

Твердость HRC

Ст3" Ст35 18ХГТ

Глубина слоя, мм

Способ цементации

r) 10%-ного раствора смеси 1:1 нитрата алюминия и нитрата магния со скоростью

0,5 мл на 100 г карбюризатора в час

1,30 д) 5%-ного раствора смеси 3:2 нитрата алюминия и нитрата магния со скоростью

0,75 мл на 100 г кар- . бюризатора в час

1,30 е) 20%-.ного раствора нитрата магния со скоростью 0,25 мл на

100 r карбюризатора в час

1,30

Формула изобретения

Способ цементации в твердом карбюризаторе, включающий нагрев стальных изделий до температуры насыщения

Составитель Н.Шепитько

Техред И. Гайду Корректор В.Синицкая

Редактор И.Ковальчук

Заказ 4605/42 Тираж 1053 Подписное

ВИЛИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Иэ приведенных примеров, видно, что эффективность способа высокая, время цементации сокращается примерно в 2 раза.

Применение предлагаемого способа на машиностроительных заводах позволит сократить трудовые и энергетические затраты на химико-термическую обработку, при этом механические свойства иэделий не снижаются.

1,25 1,20 61,0 62,0 62,0

1,27 1,25 60,5 61,0 63 0

1,25 1,20 60,0 62,0 62,0 и выдержку их при этой температуре, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса насыщения, во время выдержки в твердый карбюризатор подают 5-203-ный водный раствор нитрата магния или нит35 рата BJI10MHHHH или их смеси =о скорос» тью 0,25-1 мл на 100 г карбюризатора в 1 ч.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Котов О.К. Поверхностное упрочнение деталей машины химико-термическими методами. N., Машгиз, 1961, с. 7-9.

2. Справочник металлиста. т.2, М., Машиностроение, 1976, с. 328.