Состав контролируемой атмосферы для нитроцементации стальных изделий

 

Изобретение относится к металлургии , в частности к химико-термической обработке, а именно к процессам нитроцементации, и может быть использовано в машиностроении, энергетике для упрочнения фильер, форсунок для подачи жидкого и газообразного топлива, пустотообразователей силикатного кирпича, изготавливаемых преимущественно из высокохромистых порошковых сталей. Цель - повышение микротвердости и вязкости разрушения „ Состав контролируемой атмосферы для нитроцементации стальных изделий преимущественно из порошковых высокохромистых сталей содержит обо%: метан 10 - 30; азот 40 - 60 и аммиак - остальное. Использование состава позволяет повысить микротвердость в 1,7 - 1,9 раза и вязкость разрушения в 1,5 - 1,6 раза. 1 табл. $ 18

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

WNt

РЕСПУБЛИК

А1,SU„„ (51)5 С 23 С 8/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 !

1 ез"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

М АВТОРСМОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4498918/02 (22) 31.10.88 (46) 23,05.91. Бюл. N"- 19 (71) Белорусское республиканское научно-производственное объединение порошковой металлургии (72) Н.10.Борд, Е.А.Дорошкевич, Л.И.Фрайман, Е.В.Хоняк и В.В.Пуцилло (53) 621 ° 785-51.06 (088.8) ((56) Advances in infrogen baced nitrocarsbursing. Benneft Keith. "Proc.

18th Int. Conf. Heat Iheat. Mater.

Defroit. Nich 1980". Metals Jark, 0hiо, s.à.146-160. (54) СОСТАВ КОНТРОЗШРУЕМОЙ АТМОСФЕРЫ ДЛЯ НИТРОЦЕХЕНТАЦИ СТАЛЬНЫХ

ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термиI

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к процессам нитроцементации, и может быть использовано в машиностроении, энергетике для упрочнения фильер, форсунок для подачи жидкого и газообразного топ1 лива, пустотообразователей силикатного кирпича, изготавливаемых преимущественно из высокохромистых порошковых сталей.

Цель изобретения - повышение микротвердости и вязкости разрушения изделий.

Состав контролируемой атмосферы для нитроцементации изделий, преимущественно из порошковых высоко2 ческой обработке, а именно к процессам нитроцементации, и может быть использовано в машиностроении, энергетике для упрочнения фильер, форсунок для подачи жидкого и газообразного топлива, пустотообразователей силикатного кирпича, изготавливаемых преимущественно из высокохромистых порошковых сталей. Цель — повьппение микротвердости и вязкости разрушения. Состав контролируемой атмосферы для нитроцементации стальных изделий преимущественно из порошковых высокохромистых сталей содержит ° об.%: метан 10 — 30; азот 40 — 60 и аммиак — остальное. Использование состава позволяет повысить микротвердость в 1,7 — 1,9 раза и вязкость разрушения в 1,5 — 1,6 раза.

1 табл. хромистых сталей, содержит аммиак, метан и азот при следующем соотношении компонентов, об.X:

Азот 40 — 60

Метан 10- 30

Аммиак Остальное

Введение азота в контролируемую атмосферу, содержащую аммиак и метан, позволяет регулировать насьпцающий погенциал этой атмосферы, уменьшить сажеобразование и блокирование рабочих поверхностей изделий, исключить опасность образования блокирующего слоя высокоазотистого аустенита, приводит к получению более равномерных диффузионных слоев и, в конечном!

650766 счете, повышает прочностные характеристики обрабатываемых порошковых изделий, а именно: твердость, износостойкость„ предел прочности на изгиб.

Выход за предлагаемые пределы не удовлетворяет поставленной цели по следующим причинам (по компонентам).

При увеличении содержания азота свыше 60 об.X происходит существенное снижение насьпцающего потенциала атмосферы, в результате чего B диффузионном слое уменьшается концентрация карбидной фазы, что приводит к снижению износостойкости и прочности.

При уменьшении содержания азота ниже

40 об.X происходит смещение равновесия реакции диссоциации аммиака в сторону увеличения количества атомарного 20 азота, что приводит к образованию зоны высокоазотистого аустенита, вызывающей охрупчивание изделий, резкое снижение твердости и предела прочности на изгиб. При увеличении содержания метана свьппе 30 об./ на поверхности изделий возникает барьерный слой пиролизного углерода, препятствующего активному насьпцению поверхности изделий, в результате чего снижает- ся общая глубина карбидной зоны, что . приводит к уменьшению твердости и износостойкости. При уменьшении содержания метана ниже 10 об.X снижается содержание углерода в диффузионной зоне, в которой преобладающее место начинают занимать нитридные соединения вместо карбанитридных, что приводит к снижению физико-механических свойств изделий. При увеличении содержания аммиака свыше 50 об.Ж уменьшается общая глубина насыщения и понижается прочность иэделий. При уменьшении содержания аммиака менее

10 об. X снижается глубина дифузионного и 45 слоя, что приводит к ухудшению прочностных параметров н увеличению износа.

В таблице представлены сравнительные данные свойств известного и предлагаемого составов.

Высокохромистые порошковые иэделия из стали ПХ13 (13 мас.7 Cr) типа пустотообразователь силикатного кирпича, изготовленные путем прессования (600 МПа), спекания (1280 С, 2 ч., дис.аммиак), калибрования (1200 МПа),, подвергаются нитроцементации в атмосфере, содержащей соответственно 30, 40, 50 ° 60, 64 об.X. М, 8, 10, 20, 30, 32 об.X СН, NH остальное,.по о следующему режиму: нагрев до 980 С и выдержка в течение 6 ч, подстуживание до 880 С и непосредственная о о закалка в масле, отпуск при 180 С в течение 1,5 ч.

После этого проводят измерения микротвердости и испытания на вязкость разрушения. Микротвердость определяют согласно ГОСТ 9450-76 на приборе "Akashi" модели MVK (Япония) при нагрузке 0,40 Н.

Как следует из таблицы, проведение нитроцементации в контролируемой атмосфере предлагаемого состава позволяет увеличить микротвердость в 1,7 - 1,9 раза и вязкость разрушения в 1,5 — 1,6 раза. При этом окисление поверхности отсутствует. формула изобретения

Состав контролируемой атмосферы для нитроцементации стальных изделий преимущественно из высокохромистых порошковых сталей, содержащий азот, аммиак и углеродсодержащее вещество, отличающийся тем, что, с целью повышения микротвердости и вязкости разрушения изделий, он в качестве углеродсодержащего вещества содержит метан при следующем соотношении компонентов, об.7:

Азот 40- 60

Метан 10- 30

Аммиак Остальное.

1650766

Известный

50 N<, 47.NH>, ЗСО

500 - 600

Окисление отсутствует

Твердость равномерная

Составитель Н. Сункина.

Редактор Н.Тупица Техред А,Кравчук Корректор М.Самборская.

Заказ 1587 Тирах 573 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ухгород, ул. Гагарина,101

Предлагаемый

40 N," 10 СН4, .50 N2> 20 СН

60 М2У 30 СН49

50 NH>

30 NH

10 ЫН

1080 — 1120

1100 — 1150

1000 — 1050

Наблюдаются участки

18 — 20 окисления и пятнистая твердость

32