Состав электролита для нитроцементации стальных изделий в электролитной плазме

 

Изобретение относится к металлургии , в частности к химико-термической обработке, а именно к нитроцементации при нагреве в электролитной плазме, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения стальных изделий преимущественно из высокохромистых сталей. Цель - повышение износостойкости и качества диффузионного слоя за счет улучшения однородности и улучшение оптических характеристик. Состав содержит , мас.%: хлористый аммоний J1 - 12; азотнокислый аммоний 7 - 10; карбамид 40 - 45; синтамид-5 0,1 - 0,5 и вода - остальное В результате нитроцементации из предлагаемого состава повышается износостойкость в 2,3 - 3,3 раза, качество диффузионного слоя за счет улучшения его однородности, а также улучшаются оптические характеристики, 2табл0 i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 23 С 8/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н AВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ по изоБРетениям и отнРытиям

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4638158/02 (22) 06.12.88 (46) 23.05.91. Бюи. Р 19 (72) А.Н.Тарасов, В.Н.Тарасов, О.В.Корыстина и 8).Г.Дмитриев (53) 621.785-51.06 (088 ° 8) (56) Игнатьков Д.А. и др. Пути повыше-. ния конструктивной прочности металлов и сплавов. Доклады Всесоюзной научнотехнической конференции в г.Вильнюсе, ч.III. — М.: НТО Машпром, 1982, с.202 (54) СОСТАВ ЭЛЕКТРОЛИТА ДЛЯ НИТРОЦЕМЕНТАЦИИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИИ В ЭЛЕКТРОЛИТНОИ ПЛАЗМЕ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термичес« кой обработке, а именно к нитроцементации при нагреве в электролитной

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к нитроцементации при нагреве в электролитной плазме, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения стальных изделий преимущественно из высокохромистых сталей.

Цель изобретения — повьппение износостойкости и качества диффузионного слоя за счет улучшения однородности и улучшения оптических свойств.

В состав содержащий хлористый аммоний, азотнокислый аммоний и воду, дополнительно вводят карбамид и синтамид-5 при следующем соотношении компонентов, мас.X:

Хлористый аммоний

Азотнокислый аммоний

ÄÄSUÄÄ 1650767 А 1 плазме, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения стальных иэделий преиму- -" щественно из высокохромистых сталей.

Цель — повышение износостойкости и качества диффузионного слоя за счет улучшения однородности и улучшение оптических характеристик. Состав содержит, мас.Ж: хлористый аммоний .11 - 12; азотнокислый аммоний 7—

1О; карбамид 40 — 45; синтамид-5

О,1 — 0,5 и вода — остальное. В результате нитроцементации из предлагаемого состава повышается износоI стойкость в 2,3 — 3,3 раза, качество диффузионного слоя за счет улучшения

его однородности, а также улучшаются оптические характеристики. 2 табл.

Кар бамид 40 - 45

Синтамид-5 0,1-0,5

Вода Остальное

При этом синтамид-5 вводят в горя- Ж чий раствор непосредственно перед С химико-термической обработкой. 1Р

° в,)

Функциональное назначение вводи- фф ,мых компонентов. Карбамид NH

1650767

Синтамид-5 R-CONHCHgO(CHg CHg0) (Туб-02-640" 76) Н, неионогенный препарат, являющийся поверхностно-активным веществом и обладающим эмульгирующими свойствами. Улучшает чистоту обработки полированных поверхностей при на» греве в электролите, одновременно он поставщик атомарного углерода в плазменном разряде у поверхности деталей.

Азотнокислый аммоний NH>NO (ГОСТ

8515-66) является поставщиком атомов азота в поверхность, хлористый аммоний NHyC1 (ГОСТ 4452-87) является ак- 15 тиватором процесса.

Суммарное содержание концентрации двух углеродсодержащих компонентов в составе электролита повышается до 457 .при .этом повышается плотность, вяз- 20 кость электролита, сохраняется высокая электропроводность, улучшаются условия охлаждения деталей после окончания нагрева для нитроцементации и закалки, становится возможным про- 25 ведение мягкой закалки с промежуточными скоростями охлаждения.

Приготовление электролита для eFo использования на установке химикотермической обработки УХТО-5М осу- 30 ществляют последовательным растворением в дистиллированной воде (ГОСТ

6709-72) хлористого аьпчония„ азотнокислого аммония, карбамида и синтамида-5.

В табл.1 приведены свойства диффузионного слоя на легированной стали при обработке из предлагаемого состава по сравнению с обработкой из известного состава на установке 40

УХТ0-5М.

Обрабатывают толканием микроклапанов диаметром 1,8 мм длиной 21,5мм из стали 20 х 13.

Анализ данных табл.1 показывает, что износостойкость увеличивается в

2 3 — 2,5 раза, Это связано с тем, что в результате обработки на поверхности деталей образуется оксидный слой, который, по данным рентгеноструктурного анализа в К-y(,отфильтрованном хромовом излучении, состоит из окислов Ге О и ЕеО. Далее в слое содержатся (- Й -фазы. Диффу» зионный слой является однородным, что подтверждается стабильной глубиной, отсутствием разброса по твердости и стабильным -содержанием азота и углерода в поверхностном слое. При испытании состава с содержанием компонентов за пределами предлагаемых содержаний положительный эффект снижается. При концентрациях вьппе верхних значений повьппается вязкость при комнатной температуре, происходит прикипание электролита к поверхности деталей. Снижение количества добавок ниже нижнего предела вызывает образование трещин на высоколегированных сталях.

В табл.2 представлены данные по улучшению оптических характеристик.

Обрабатывают на установке УХТО-5 якоря магнитопроводов микроклапанов из стали 16Х-ВИ диаметром 14 мм, толщиной 2,1 мм. Осуществляют нагрев до

800 С, выдержка составляет 5 мин, плотность тока 1,1 А/см, напряжение

185В, ток 4-5А, охлаждение проводят в электролите.

Измерение оптических коэффициентов степени черноты (А) и степени поглощения (Е) солнечной радиации на терморадиометре TPN и фотометре ФМ-65 по

ОСТ 92-0909-69.

Из табл.2 следует, что обработка изделий иэ предлагаемого состава по сравнению .с известным приводит к улучшению оптических характеристик.

H p и м е р 1. Проводят нитроцементацию направляющих колонок прессформ литья под давлением алюминиевого сплава АЛ-2, изготовляемых из стали ЗХ2МФ. Нагрев проводят в электролите, содержащем, мас./: хлористый аммоний 11,5; азотнокислый аммоний

9,5; синтамид-5 0,1; карбамид 45,0; остальное — вода. Напряжение на электродах ванны 165В плотность тока О, 7 А/см, время выдержки 40 с.

2.

Колонки предварительно термообрабатывают на твердость HRC =40-45 ед.

З

После обработки с охлаждением их межкритического интервала температур микротвердость поверхностного слоя составляет до Hp q =837-841, что на 170-180 ед. вьппе по сравнению с обработкой в известном составе. Чистота поверхности улучшилась на 2 кл.

Не наблюдается неравномерной нитроцементации, исключено налипание и задиры колонок, износостойкость ко- . лонок повышается в 3,3 раза.

Пример 2. Обрабатывают шпильки гладкие из стали ЗОХГСА на установке УХТО-5 в растворе, разогретом до 70 С, содержащем мас./: хлористый аммоний 12; азотнокислый аммоний 7;

Хлористый аммоний

Азотнокислый аммоний

11 — 12

7-10

40 — 45

0,1-0,5

Остальное.

Кар бамид

Синтамид-5

Вода

Таблнца

0,52

0 48

o,so

0,60

0,50

0,29

41,9 О ° 1 Анодный 795

45,4 0,6 лронесс 778

32,5 0,5 на установке 786

37,2 0,3, Н<ТО-5 834

29,4 0,6 790

73,0 45

7>0 40,0

6,0 39,0

10>0 45 ° О

8,5 42>5

11,0 46 0

15,0

О,11 2,5

0>10 1,9

О,!О 2,3

0,09 2,4

0,08 2,0

О,O7 1,0»

21О

160

Пр едлага еиый

10,0

12,0

3.1» 5

13.0

12,О

Известный

u - 170 8 6

1 3-35 А

4 мнн> теилература 810 0> окл.в электролите

Относительная износостойкость толкателей ннкрок1>аланов составляет 1750 ч.

5 165 синтамид 0, 1; карбамид 45; остальное— вода.

При обработке в течение 5 мин при

870©C сформирован износостойкий слой повьппенной износостойкости и твердости. Улучшенная предварительной закалкой и высоким отпуском сердцевина также имеет повышенную ударную вязкость и прочность в пределах

1320 — 1370 МПа, При контактном трении при динамических нагрузках время эксплуатации шпилек повышается в

2,5 раза по сравнению с известным, улучшается чистота поверхности.

Таким образом, в результате нитроцементации из предлагаемого состава износостойкость по сравнению с известным повышается в 2,3 — 3,3 раза, улучшается качество слоя за счет достижения более однородного поверхностного слоя, а также улучшаются оптические характеристики.

0767 6

Формула изобретения

Состав электролита для нитроцементации стальных изделий в электролит5 ной плазме, преимущественно из высокохромистых сталей, содержащий хлористый аммоний, азотнокислый аммоний и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости и качества диффузионного слоя за счет улучшения однородности и улучшения оптических свойств, он дополнительно содержит карбамид и синтамид-5 при следующем соотйошении компонетов, мас>Х> t650767

Таблица 2 чистоты" хности по

2789-73

Оптические коэффициенты

Состав электролита и режим обработки

А E кмПредлагаемый

Н С1 — 11%

Н О вЂ” 7%

Карбамид 40%

Синтамид-5 0,3%

Вода 41,7%

0 73

Л.

0,40

0 27

0,11

0 63

О, 125

0 73 0,27

0,52 0,15

0,63

0,32

Известный

1(.

В числителе приведены значения до обработки, в знаменателе - после обработки в плазме.

4. V

Составитель Н.Сункина

Редактор Н.Тупица Техред А,Кравчук Корректор Т.Палий

Заказ 1587 Тираж 572 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.ужгород, ул. Гагарина,101