Способ обработки деталей из нержавеющих сталей

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к азотированию деталей из нержавеющих сталей, и может быть использовано в машиностроении и приборостроении . Цель изобретения - повышение коррозионной стойкости азотированного слоя, В способе обработки деталей из нержавеющих сталей, включающем механическую обработку и последующее газовое азотирование при 500-650°С, в качестве механической обработки проводят полировку, а азотирование проводят при степени «диссоциации аммиака, выбираемой в зависимости от температуры Т азотирования по формуле 412,25 -2,36 -Т + 44,03- Т2 - 2,64- -Т3 826,53 + 3,77- Т - 56,56 -10 -Т2+ 2,91- -Т3. Применение способа позволит в 2-2,5 раза повысить коррозионную стойкость азотированного слоя. 1 ил.. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (юдам С 23 С 8/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4771842/02 (22) 23i10,89 (46) 07.12.91. Бюл, М 45 (71) Научно-исследовательский технологический институт (72) Е.В.Скиданов, Т,С,Евелева и Л.И,Вяткина (53) 621,785.34.062 (088,8) (56) Лахтин Ю.M., Коган Я.Д. Азотирование стали. — M.: Машиностроение, 1976, с. 8188, 107, 110 — 112, 119. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ

НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к азотированию деталей иэ нержавеющих сталей, и может быть испольФ

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке деталей из нержавеющих сталей, преимущественно к способам азотирования, Изобретение может быть использовано в машиностроении, приборостроении и в других смежных областях промышленности, Целью изобретения является повышение коррозион ной стойкости азотированного слоя, В способе обработки деталей из нержавеющих сталей, включающем механическую обработку и последующее газовое азотирование при 500-650 С, в качестве механической обработки проводят полировку, а аэотирование проводят при степени диссоциации аммиака а, выбираемой в зависимости от температуры азотирования Т по формуле: 412,25 — 2,36 Т + 44,03 .10 Т,, Л2,, 1696573 A l зовано в машиностроении и приборостроении. Цель изобретения — повышение короозионной стойкости азотированного слоя.

В способе обработки деталей из нержавеющих сталей, включающем механическую обработку и последующее газовое азотиро- вание при 500-650 С, в качестве механической обработки проводят полировку, а азотирование проводят при степени адиссоциации аммиака, выбираемой в зависимости от температуры Т азотирования по формуле 412,25 — 2,36 Т + 44,03 10 Т

264 106 Т а< — 82653+ 377 Т—

56,56 10 Т + 2,91 10 Т . Применение способа позволит в 2 — 2,5 раза повысить коррозионную стойкость аэотированного слоя. 1 ил.. 2 табл, 2 64 10 T < а < — 826,53 + 3,77 Т—

56,56 10 Т + 2,91 10 Тз, Для расчета оптимальной области изменения степени диссоциации аммиака в зависимости от температуры азотирования используются соответствующие экспериментальные данные, а именно: степень диссоциации аммиака по предлагаемому способу при 500 С составляет 3 — 10%, при

560 С вЂ” 24;, при 600 С вЂ” 11 — 30 „при

650 С вЂ” 14 — 35/, На чертеже представлена предлагаемая а и известная б области варьирования степени диссоциации аммиака и температуры процесса.

На чертеже точка 1.1 есть координата варьируемых параметров (температуры Т и степени диссоциации аммиака а) известного способа обработки, а точки 2,1 — 2,20— соответственно координаты Т и а предлагаемого способа обработки деталей из нержавеющих стаг ей (см. табл. 1).

При каждой из температур — 500, 560„

600 и 650 С приведены оптимальная степень диссоциации аммиака (6, 16, 22, 25). граничные и выходящие за границы оптимальной области значения, По соответствующим граничным точкам максимальной (10, 24, 30, 35) и минимальной (3, 8, 11. 14) степени диссоциации аммиака вычислены уравнения: ам®<„= — 826,53+ 3,77 Т вЂ” 56,56 10 Т +

+ 2,91 10 амин = — 412,25 — 2,36 Т + 44,03 10 хТ2 2 64 lO 6,Т3э

Расчеты проводились методом наименьших квадратов по стандартной методике.

С помощью рентгеноструктурного анализа установлено, что после, механической шлифовки с последующей полировкой нержавеющей стали ОЗХ;2Н10МТ остаточные напряжения 1 рода составляют (-45) — (-47) кгс/мм, а после шлифовки — (-30)(-33) кгс/мм2.

Известно, что механическая Обработка поверхности, приводящая к локальному!-аклепу, влияет HB химическое сопротивление и электрохимические свойства стали, С ростом остато iных напряжений Iepвого рода механо-химическая активность и скорость коррозии поверхности сталей, в том числе и нержавеющего класса, увеличиваются, Высокий уровень поверхностно го наклепа ухудшает физико-механические свойства Оюсной пленки, она формируется с микротрещинами, порами и другими дефектами, а значит с пониженной коррсзионной стойкостью.

С точки зрения общей классификации коррозиониых процессов аэотироваичый слой можно определить как продукт газовой коррозии обрабатываемых сталей в среде аммиака при noBblLUeHHb температурах.

Таким образом, уровень остаточных на.яряжений первого рода в нержавеющих сталях также влияет на скорость азотирования.

При степени диссоциации аммиака

412,25 — 2,36 Т + 3,03 10 T2 — 2,64 10

Т а увеличивается скорость протекания насыщающей среды через контейнер с обрабатываемыми деталями и тем самым уменьшается время коитактирования молекул аммиака С поверхностью стали, вследствие чего уменьшаются скорости адсороции, хемосорбции и дясссциации мог екул аммиака, которые определяют в значительной стегени ки:аветику процесс=": азотирования.

Пои степени диссоциации аммиака

826 53 + 3,—,,7, T 56 56 10, T2 + 2,9

-6. 2

5 10 Т увеличивается парциальное давле- ние в газовой среде ионов или молекул водорода в дBGAHQM электрическом слое, образованном обоабатываемой поверхностью и г-зовой атмосферой. Вследствие

10 большего электросродства окисиой пленки к ионам или молекулам водорода в сравнении с ионами или молекулами аммиака на адсорбционных центрах преимущественно находятся ионы или молекулы водорода.

15 Концентрация ионов или молекул аммиака в плотной частя двойного электрического слоя (вблизи адсорбционных центров поверхности, недостаточна для реализации процесса азотирования с заметной скоро20 стью, Формирование азотированного слоя нержавеющих сталей, таким образом, обеспечивается активацией поверхности механической полировкой и оптимальным

25 составом насыщающей -реды. Высокая исходная шероховатость поверхности обрабатываемых деталей, исключение химических коррозиоинс-активных депассиваторов (хлор-ионов и др,) noçâoëÿþò повысить кор30 роэионную стойкость аэотированиОГО слоя.

Пример. Осуществляется способ обработки деталей типа "Шток" топливорегулирующей аппаратуры из нержавеющей мартенситно-стареющей с та л и

35 ОЗХ12Н10МТ. Поверхность детали. подлежащая азотироваиию, подвергается механической полировке.

Детали загружаю в контейнер печи для

ГаэовОГО азотирования, МаГистраль для

40 подвода газовой среды в рабочее пространство контейнера выполнена из титана.

Наружный тигель контейнера выполнен иэ жаропрочиой аустенитной стали 12Х18Н10Т,,в рабочее пространство которого запрессо45 ван тигель иэ титана, Производят нагрев обрабатываемых деталей впотоке а,ммиак- до 5600С, изотермическую выдержку в течение 6 ч и охлаждение до 150 — 200"С. Дальнейшее охлаждение де50 талей проводится на воздухе. При изотермической выдержке расход аммиака поддерживается иа уровне, соответствующем степени диссоциации аммиака 167.

Степень диссоциации аммиака контролиру55 ется водя dblM диссоциОметром.

Контроль коррозионных свойств провадится электрохимическим методом с помощью потенциостата П-5827М по стандартной методике. Критериями корро1696573

Таблица!

Координаты параметров

Способ обработки деталей из нержавеющих сталей

Корозионный потенциал в

Зь-ном растворе Нас1

Ен, В

Потенциал питтингообразования в 3ь-ном растворе

NaC1 Е п..с., 8

Азотирование

Степень диссоциации эм» миакя, Температу ра, С

Известный способ

Депассивация пара- 560 ми четыреххлористого углерода в процессе нагрева деталей до температуры азотироваиия

0,47о

Шлифовка

-0,115

Предлагаемый способ

Отсутствует

It» !!

t!

»t!» !!

t! !! !! !!

ll

-0,140

-0,130

-0,135 -О, 050

О, 105

О, о85

-0,050 о,а80

-0,045

0,030

0,070

-0,025

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

2 ° 7

2.8

2 ° 9 °

2.1î

2.1!

2.12

Поли ров ка

t! !! !!

tl»

l! !!

t!

t!

t! ! I

6оо

650

6

1О

16

24

11

22

14

0,330

0,380

0,350

0,620

О, 920 о,8оо

0,670

0,950 о,6оо о,740

0,950

-0,750 зионных свойств аэотированного слоя служат соответствующие значения коррози- онного потенциала и потенциала питтингообразования в 3 -ном растворе хлористого натрия — имитатора морской воды. Более положительное значение коррозионного потенциала указывает на более высокую коррозионную стойкость поверхности к общей коррозии, а более положительное значение потенциала питтингообразования — на более высокую корроэионную стойкость поверхности к питтинговой коррозии (точечной).

Результаты сравнительных исследований коррозионно-электрохимических свойств деталей из стали 03Х12Н10МТ, изготовленных по известному и предлагаемому способам, приведены в табл. 1.

Кроме того, проводятся дополнительные экспериментальные исследования коррозионной стойкости нержавеющей стали

ОЗХ12Н10МТ, обработанной по известному и предлагаемому способам. В качестве критерия коррозионной стойкости выбрано

Механическая Химическая обработка обработка поверхности поверхности время до появления первого очага коррозии при испытаниях по стандартной методике в камере морского тумана, Результаты экспериментов сведены в

5 табл. 2.

Использование предлагаемого способа позволит в 2 — 2,5 раза повысить коррозионную стойкость азотированного слоя.

Формула изобретения

10 Способ обработки деталей из нержавеющих сталей, включающий механическую обработку и последующее газовое азотиро. вание в потоке аммиака при 500-650 С, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повыше15 ния корроэионной стойкости азотированного слоя, в качестве механической обработки проводят полировку, а азотирование проводят при степени диссоциации аммиака а, выбираемой в зависимости от температуры

20 азотирования Т по формуле: 412,25 — 2,36 Т+

+ 44,03 10 Т вЂ” 2,64 .10 Т а < — 826,53 + 3,77 Т вЂ” 56,56 10 Т + 2,91

° 10-0 .Тз

1696573

Табли а 2

Способ обработки деталей

Координаты параметров

Механическая обработка поверхности

Азотироеание

Температура, Степень дисС социации аммиака, Ф

»»»Фй«%%Ф.

Шлифовка

1 ° 1

Депассивация па- 560 рами четыреххлористого углерода

2

2.1

Предлагаемый способ

Отсутствует

Отсутствует ,. I I

«, I 1

«11

11

«,11,11

2.2

2 ° 3

2,4

2 ° 5

2,6

2.7

2.6

2.9 ,2.10

2.11

2.12

Полировка

Полировка

11»

«I I

« I I

«11»

«tl

Химическая обработка поверхности

Известный способ

650

6

1О л

1Ü

24

11

22

14

Время до появления первого очага корро» зии, ч

1598573

Составитель Н.Рыжов

Техред М,Моргентал

Корректор И, Муска

Редактор И,Горная

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

Заказ 4281 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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