Среда для обработки железоуглеродистых сплавов

Среда для обработки железоуглеродистых сплавов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ссиоз Советск нх

Совр алнстнческнх

Республик ц 986942 (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву (53)М. -Кл. (22)» »« 30.12.81 (21).3369916/22-02 с присоединением заявки М

С 21 0 3/04

С 21 О 5/ I 0 .

Гевулаустеевй квинтет

CCCP вв ашшн взебрегейиВ н еарьпий (23)Приоритет

Опубликовано 07.01 83. Бюллетень М 1 (53) ЛК 621, 78..062(088.8) Дата опубликования описания 09. 01. 83

Институт повышения квалификации руководящих работников и специалистов Иинтракторсельхозмащ (71) Заявитель (4) СРЕДА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТИХ

СПЛАВОВ

Изобретение относится к терми" ческой обработке железоуглеродистых сплавов, в частности, к процессу . обезуглероживания чугуна, и может . быть использовано для подготовки поверхности чугунных изделий (химической аппаратуры, хозяйственной посуды и др.) под эмалирование.

В настоящее время обезуглероживаащая термообработка чугуна перед эмалированием является наиболее эффективным и широко применяемым мето" дом повышения качества эмалевых стеклопокрытий. Эмалирование чугунных от« кивок сопряжено с трудностями, обус-. ловленными интенсивным газовыделением в процессе обжига покрытий. Одним из основных источников газовыделения является углерод (графит, цементит), окисляющийся при нагреве с выделением на границе эмаль"металл углерода. Это является-причиной образования дефектов покрытия (пузыри, поры и др.) и снижения прочности его сцепления с чугуном.

Для повышения качества покрытия целесообразно проводить эмалирование обезуглероженного чугуна расплавляющимися бвспористыми грунтами, аналогичными грунтам для стальных изделий. Использование подобных грунтов. возможно, если концентрация углерода на поверхности чугуна снижена до значений, меньших,- чем содержание его в малоуглеродистой стали, а глубина обезуглеррженного.слоя не позволяет достичь в процессе эмалирования пре, . дельно допустимой концентрации угле" рода (0,123) на границе чугун-эмаль.

Последнее вызвано ди@фузией углерода из глубины металла в процессе эмалирования и вторичным насыщением обез2о углероженного слоя углеродом.

Известна среда для обработки железоуглеродистых сплавов, применяемая для обезуглероживания чугуна перед 3 98694 эмалированием, содержащая увлажненный диссоциированный аммиак, обезуглероживающее действие которой обусловлено диффузией углерода при нагреве иэ внутренних слоев к поверхности и вза- имодействием.его с окислительными ком« понентами среды с образованием газот образных окислов углерода 1).

Недостатками этой среды является малая глубина обезуглероживания, ф длительность процесса, а также необходимость сложного и дорогостоящего оборудования для ее получения.

Известна среда для обработки железоуглеродистых сплавов, применяемая и для обезуглероживания чугуна, состоя" щая из смеси железной руды (40"1003) и мела (60"03), в которой процесс обезуглероживания протекает при нагреве до 850"1000 С и выдержке 6-10 ч. 2о

Обезуглероживание чугуна в этом случае происходит через газовую фазу

СО, образующуюся при взаимодействии компонентов среды при 800"1100 С (2).

Недостатком указанной обезуглеро- И живаищей среды является высокая тру» доемкость и низкая производительность процесса при ее применении. Известна также среда P 3 ) для обработки железоуглеродистых сплавов, при зз меняемая для науглероживания стали, на основе триэтаноламина, содержащая воду, гидрат окиси аммония, нитрит и алюминат натрия при следующем соотно" шенин компонентов, BecА: 3$

Гидрат окиси аммония 0,20 "0,50

Нитрит натрия . 0,25"0,45

Алюминат натрия 0,10"0,20

Вода 2,60"8,00

Триэтаноламин Остальное

Свойства атмосферы, науглероживающие или обезуглероживающие, определяются ее углеродным потенциалом, зависящим от количественного соотношения компонентов СО /Сб и Н О/Н . Эти свой" З ства регулируют направлением реакции: .CD + D СО + Н При отсутствии или малом содержании водяного пара в атмосфере преобладают СО и СН4, определяющие ее науглеро >4 живаоцие свойства. При повышении влажности атмосферы реакция. сдвигает- . ся вправо, увеличивается концентрация СО и атмосфера приобретает обезуглероживающие свойства. Атмосфера М с определенным углеродным потенциалом в зависимости от содержания углерода в сплаве может оказывать на него

2 4 либо науглероживающее, либо обеэуглерожицающее действие.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является среда для обработки железоуглеродистых сплавов, на" пример, для науглероживания стали, содержащая триэтаноламин и воду до

103 4).

При использовании триэтаноламина с небольшими добавками воды в качестве карбюриэатора при нитроцементаI ции сталей количество воды ограничива,ют 109,, что обуславливает низкое со,держание углекислого газа в получаемой атмосфере (0,54). Из-за низкого содержания СО и Н О углеродный потенциал атмосферы достаточно высок и при нитроцементации составляет порядка 1,53. углеродный потенциал является критерием воздействия атмосферы на сплав в. зависимости от содержания в нем углерода. Атмосфера с углеродным потенциалом равным 1,53, является наугле" роживающей для стали у обезуглерожи" вающей для чугуна, в котором содержа" ние углерода может превышать 3,53.

Обезуглероживание чугуна в атмосфере с таким углеродным потенциалом протекает медленно и обеспечивает сниже" ние содержания углерода на поверхнос" ти чугуна лишь до 1,53. Это не удовлетворяет требованиям эмалирования.

Качественное эмалирование чугунных изделий обеспечивается только тогда, .когда их поверхность предварительно обезуглерожена не только на достаточнуа,глубину, но и до поверхностной ферритной структуры, что не достигается триэтаноламином, содержащим воду в количестве до 103.

Цель изобретения " обеэуглероживаwe чугуна и повышение качества после" дующего эмалирования.

Поставленная цель достигается тем, что известная среда для обработки желеэоуглеродистых сплавов, преимущественно чугуна, включающая триэтанол-.." амин и воду, дополнительно содержит молибденовокислый аммоний при следующем соотношении компонентов, вес.3: . Иолибденовокислый аммо.HHA . . 0,5"2,0

Вода 30,0"70,0

ТриэтанОламин Остальное

Ограничение по содержанию молибденовокислого аммония в пределах 0,5-2,03 обусловлено снижением эффективности. (60" 180 мин).

S «9869

его влияния при.концентрации менее ..

0,53 и слабой растворимостью при по" лучении раствора с концентрацией его более 2,03.

Введение укаэанной обезуглерожива" 5 ющей среды (декарбюризатора) в печь при температуре процесса &50-950 С сопровождается следующими основными реакциями: (ИН ) Но70, 4H O = 7Н 0 +6ЙН + 1O

И(СУН40Н} = 2СН4+ НСИ + 3СО +

+ 3Нэ;

CO + Н 0 C0 + Нз

В результате атмосфера печи состо-13 ит из продуктов термического разложения нолибденевокислого аммония, про" дуктов пиролиэа триэтаноламина и водяного пара, который, взаимодействуя с окисью углерода СО, способствует 20 образованию углекислого газа СО . В результате этого взаиьюдействия содержание СО в атмосфере увеличивается до 10-15,,a содержание СО уменьшает" ся до 11-. 173 что снижает углеродный И потенциал "атмосферы до 0,943.

В миак, образующийся„ при разложе- : нии молибденовокислого аммония, уве«личивает долю атомарного, азота и водорода в атмосфере, которые практически а не оказывают влияния на обеэуглерожи" ванне. Однако водород способствует восстановлению ИоО, так как ИоОЗ при температуре выше; 6 0аС сублимирует, а при 700-1600 С восстанавливается и

О водородом до металла. Иолибден, осаждаясь на поверхности детей, взаимо-. действует с углеродом чугуна с обра» зованием карбида молибдена Но С.

Присутствие на обезуглероженной 4о поверхности чугуна карбида Ио стабили" эирует оставшийся углерод, исключает газообразование на границе металл-, эмаль и сйособствует повышению качест. ва последующего эмалирования. Положи-4э тельный эффект при этом достигается также за счет того, что соединения молибдена, являясь поверхностно-активными веществами, улучшают растекание грунтовой эмали при обжиге и повыша" «в ют сцепление ее с металлом.

42 6

Такое содержание воды является оптимальным, исключает сажеобразование и коксование при пиролизе триэтаноламина, что также ускоряет процесс и улучшает условия труда. При уменьшении содержания воды менее 303 или при уве" личении более 703 не достигается получение поверхностного слоя, удовлетворяющего требованиям эмалирования.

В первом случае (Н О .с 303) не достигается глубина и полнота обеэуглероживания, во втором (Н О > 703) - вследствие повышенных окислительных свойств атмосферы, после первоначального обезуглероживания на поверхности деталей образуется окиснав пленка, препятствующая дальнейшему обезуглерожи.ванио.

Пример. Предлагаемую обезугле- . роживающую среду (;декарбюризатор1 испытывают в шахтной электропечи применительно к отливкам корпусов запорной . химической арматуры из серого чугуна марки СЧ18-36. Испытывают различные составы декарбюризатора в зависимости от температуры (&50-950"С) и длительности процесса обезуглероживания

Декарбюризатор заливают в бачок, откуда через капельницу подают в печь.

Расход декарбюриэатора. варьируют в пределах 40-70 капель/мин в зависи- ° мости от температуры и величины осадки деталей.

Составы обезуглероживающей среды (декарбюризатора), режимы испытаний и характеристика полученных обезуглероженных слоев приведены в таблице.

Структуру .и глубину обезуглерожен" ного слоя определяют, металлографическим методом. За полную глубину при- нимают слой поверхностного феррита, переходную феррито-перлитную зону и зону сплошного перлита. Это обус" ловлено положительной ролью перлитной зоны как барьера, задерживающего углерод,,диффундирующий к поверхности нэ сердцевины чугуна в процессе всего цикла эмалирования.

Как видно из таблицы, предлагаеУвеличение содержания воды в предлагаемой среде для обезугяероживания (декарбюриэаторе) до 30-.703 способствует снижению углеродного потенциала

И атмосферы до 0,043, что интенсифицирует процесс и обеспечивает .получение ферритной поверхностной структуры. мый декарбюризатор,обеспечивает, в идентичных условиях с известным, более полное обеэуглероживание .и на большую глубину. Структура .слоя, полученного с применением предлагаеью" го декарбюризатора, на поверхности состоит.из феррита, что обеспечивает7 9869 сл за счет углеродного потенциала атмосферы, равного 0,043. При использовании известного состава декарбюризатора (опыты Р 10-12) ферритный.поверхностный слой отсутствует. 3

Затем проводят эмалирование обезуглероженных деталей двумя Слоями, грунтовой (: марка 3132Р и двумя слоя" . ми покровной эмали (марка 261.),Перед эмалированием, для удаления поверхностного окисного слоя, детали подверга:ют пескоструиной очистке. Шликер эма ли наносят на поверхность деталей мокрым способом" обливом. После суаки на- несенного слоя эмали детали загружают. в печь и производят обжиг покрытия, Для грунтовой. эмали температура обжига составляет 840" 8бО С, для покровной — 780-820 С.

По.окончании обжига детали выгружа20 ют из печи и охлаждают на воздухе. После остывания проверяют качество покры" тия. Браковочным признаком ачитают отколы, поры, вскипы. При,отсутствии указанных дефектов наносят следующий слой эмали.

В результате опытного эмалирования установлен 100;-ный выход годных деталей, обеэуглероженных предложенным декарбюризатором.

42 8

При применении известной среды для обеэуглероживания (триэтаноламин904, вода - 103) " Gpaic обнаруживается уже после обжига первого слоя грунта практически на всех деталях.

Предлагаемый декарбюризатор интенсифицирует процесс обезуглероживания чугуна. Средняя скорость обезуглероживания при этом в 1,20-1,73 раза выше, чем с применением известной средые

Введение в состав декарбюриэатора молибденовокислого аммония способствует образованию в 008ерхМосТНоН слое карбида молибдена Ио С, который положительно влияет на качество по- . следующего эмалирования иэделий.

Достигаемое обезуглероживание поверхности в совокупности со стабилизацией углерода эа счет связывания

его в устойчивые карбиды способствует улучшению смачиваемости поверхности чугуна расплавом грунтовой эмали, исключению газообразования при обжиге и повышению прочности сцепления эма" левого покрытия с металлом.

Э е ° М

° °

Глубина обезуглероживания, нкн

Теилера" тура, С

« ° е»

Средняя скорость обезу глероживания, нн/ч

Скорость подачи, капли/

/мин

Олы

Вреня выдержки,мин

Предлагаемый

О 5 30,0 Остальное 950 40

0,5 30;О- 950 40

320 О 32

490 0,24

120

600 0,20

270 0,21

0.5 . 30;0 " 950 40

20 70.0" 850 И

3

300 0,15

70вО " 850 70

120

2,0

2,0 70,0 " н ". 850 70

1,25 50,0 Остальное 900 60

400 0,13

260 0,26

370 0,18

525 0,17

l,25 50,0- 900 60

8 120

l,25 500- 900 60

Известньй

10 Нет 10,0 90,0 . 900 60

60 750 . О 15

900 60 120 300 0,1 5

12 Иет 70,0 90,0 900 60 эа евю ее,юю вее » еа аваэазав авювааававаеяваэа ав ю ю î аваев еюзв юмв ю ар ° ю

Соотножение конлонентов, вес. Ф (ин )„ нс О ° н О н(С н„Он)

° 4н о

11 нет 1090 9ОСО

180 400 0,13

° еееэаюэее ее в ее Еаа юве аЫ аэавеее

986942

Формула. изобретения

Составитель И. Дипгарт

Редактор К. Волошук - Техас@ А. Бабинец Корректор О, Билак

Заказ 10213/3 Тираж 566 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130Я Иосква ЖЯ Раушская наб. g. 4/g

Филиал hAll ."Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, Среда для обработки железоуглеродистых сплавов, преимущественно чугуна, включающая триэтаноламин и воду, S отличающаяся тем, что, с целью обезуглероживания чугуна и повышения качества последующего эмалирования, она дополнительно содержит молибденовокислый аммоний при следующем соотношении компонентов, вес.3:

Иолибденовокислый аммоний 0 5"2,0

Вода 30,0-70,0

Триэтаноламин Остальное

Источники инФормации принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

Р 55215, кл. С 21З 5/00, 1938.

2. Авторское свидетельство СССР

Г l96074, кл. С 21.9 5/12, 1964.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 524859, кл. С 23 С 9/16, 1974.

4. Иубин P.П. и Приходько В.С.

Технология и оборудование термического цеха. И., "Машиностроение", 1971, с. 43-44.