Способ азотирования

Способ азотирования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ рл 945245 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 17. 09. 80 (21) 2982420/22-02 с присоединением заявки МВ (23) Приоритет

Опубликовано 2307,82, Бюллетень ) 4о 27

Дата опубликования описания 23.07. 82 (и)м.к .

С 23 С 11/16

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

153) УДК 621 785

° 532 (088.8) (72) Автор изобретения

С.А. Кадников с

Физико-технический институт AH Белорус кой )ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ АЗОТИРОВАНИЯ

Изобретение относится к химикотермической обработке металлов, в; частности, к азотированию деталей и инструмента в газовых средах с активным азотом, полученным при диссоциации аммиака.

Газовое азотирование находит применение для упрочнения широкой номен- клатуры деталей машин и инструмента.

Азотирование приводят в газовых средах с активным азотом с выдержкой при температурах 500-600 С (1) °

Одним из существенных недостатков известных способов газового азотирования является насыщение азотируемых 15 иэделий водородом, а также обезуглероживание азотируемых поверхностей за счет взаимодействия водорода с содержащимся в стали углеродом, что приводит к пониженной твердости слоя, 20 а также к его шелушению и охрупчиванию.

Кроме того, водород, растворяясь в стали, снижает его пластические свойства за счет развития водородной 25 хрупкости.

Наиболее близким к предлагаемому является способ азотирования, включающий нагрев и выдержку деталей в азотирующей атмосфере, в котором с целью 30 дополнительного насыщения углеродом обезуглероженной в процессе азотирования поверхности в конце процесса азотирования подают нитроцементующий газ (2).

Недостатком этого способа является необходимость производить дополнительную обработку для обезводороживания изделия в результате насыщения его водородом в процессе азотирования.

Кроме того, этим способом не удается восстановить исходную концентрацию углерода в обезуглероженной поверхности за счет подачи в конце процесса азотирования нитроцементующей атмосферы, так как насыщение стали углеродом при принятых температурах о азотирования 500-600 С протекает с очень медленной скоростью из-за низкого коэффициента диффузии углерода в алфа-железе.

Целью изобретения является повышение эксплуатационного ресурса азотируемых деталей за счет предотвращения обезуглероживания и охрупчивания азотируемых поверхностей.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу азотирования, включающему нагрев и выдержку деталей в азотирующей атмосфере, перед

945245

Т а б л и ц а 1

Толщина покрытий, мкм, результаты испытаний

10 25

Партия, Р

30 35

2,5

Обезуглероживание поверхностного Отслаивание слоя при азотировании нет покрытий в процессе и после аэотирования

Обезуглероживание поверхности при азотировании

III

IV нагревом на деталь наносят противоводородное защитное покрытие толщиной 3-30 мкм. В качестве покрытия используют сажу, хром, медь или алюминий.

Покрытия толщиной менее 3 мкм, как показывают эксперименты, не защищают аэотируемую поверхность, а покрытия толщиной более ЗО мкм проявляют склонность к отслаиванию при нагреве изделия до температуры азотирования.

Действие этих покрытий по предотвращению контактирования азотируемой поверхности с водородом атмосферы различно, но все они выполняют роль 15 газового фильтра. Покрытия из хрома, 1 меди и алюминия пропускают атомы азота, которые диффундируют в азотируемую поверхность, но задерживают атомы (молекулы) водорода. Покрытия 20 из высокодисперсной сажи связывают атомы водорода и в пассивные соединения по реакции С + 4Н 500 С СН4. Сажу на деталь можно наносить путем копчения ее, например, над ацетиленовым пламенем: алюминий — способом вакуумного распыления, медь и хромстандартными способами гальванически.

Пример. Азотируют червячные фрезы модель 4 иэ стали Р6М5. После стандартной термообработки и обезжиривания в четыреххлористом углероде, фрезы разделяют на 5 партий по 5 штук в каждой: I партия — фрезы азотируют в шахтной печи 8.12/б в атмосфере

ЗОЪ аммиака и 70Ъ азота при 520 С в течение 1 ч с подачей в конце процесса природного газа в течение 0,5 ч;

II партия - после обезжиривания на фрезы наносят углеродное (сажистое) покрытие способом копчения над ацети- 40 леновым пламенем толщиной 10-20 мкм.

Азотируют в д 8.12/б в атмосфере

ЗОЪ аммиака и 70Ъ азота при 520 < 5 С в течение 1 ч. III партия — после обеэжиривания на фреэы наносят хромовое покрытие толщиной 10-15 мкм способом гальванотехники: хромовый ангидрид 230-260 г/л, серная кислота

2,3-2,6 г/л при 53-55 С катодной плотности тока 40-45 А/дм . Азотируют как II партию. IV партия — после обеэжиривания на фреэы наносят алюминиевое покрытие способом распыления алюминия в вакууме 3 ° 10 мм рт.ст.

Толщина покрытия 5-8 мкм. Аэотируют как ХХ партию; V партия — после обезжиривания на фрезы наносят покрытие меди способом гальванотехники; натрий цирофосфорнокислый 120-140 г/л, натрий фосфорнокислый 78-82 г/л, медный купорос 30 г/л величина НВ 2.

Температура 20-25 С. Толщина покрытия

15-25 мкм. Аэотируют как II партию.

Оптимальную толщину покрытия оп-. ределяют экспериментально, данные приведены в табл. 1.

Следовательно, оптимальная толщина покрытий находится в интервале

3-30 мкм.

Фрезы испытывают,при нарезании зубьев шестерен на заготовках из стали 18ХГТ.

Результаты испытаний сведены в табл. 2.

Иэ таблицы видно, что эксплуатационный ресурс фрез, азотированных по известному способу, ниже в среднем на ЗОЪ.

При годовом расходе червячных фрез на предприятии на сумму 800 тыс.руб., экономический эффект от использования предлагаемого способа составит

240000 тыс. руб.

945245

:Таблица 2

Средняя величина максимального износа после обработки 60 дет,мм

Способ азотирования

660

100

0,87

Известный.Предлагаемый

С С-покрытием

840

127

0,70

С Сг-покрытием

960

145

0,62

780

118

0,75

С А1-покрытием

С Си-покрытием

0,62

960

145 Формула изобретения

Составитель Н ° Шепитько

Техред А. Бабинец Корректор О. Билак

Редактор Н. Гунько

Заказ 5267/37

Тираж 1053 Подписное

ВНИИПИ 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

1. Способ азотирования, включающий нагрев и выдержку деталей в азотчрующей атмосфере, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эксплуатационного ресурса аэотируемых 25 деталей, перед нагревом на деталь наносят противоводородное защитное покрытие толщиной 3-30 мкм.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а-: ю шийся тем, что в качестве по- 3р крытия применяют сажу.

3. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве покрытия применяют хром.

Количество обра- Увеличение стойботанных деталей кости, Ф 1 фрезой

4. Способ по и, l о т л и ч а юшийся тем, что в качестве покрытия применяют медь.

5. Способ по п. 1, о т л и ч а юш и и с я тем, что в качестве покрытия применяют алюминий.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Шретер В., Лахтин Ю.М. и др.

Принципы классификации, контроля и применения процессов азотирования.

МИТОМ, 1979 Р 10, c. .19

2. Авторское свидетельство СССР

В 475427, кл. С 23 С 11/16, 1974