Способ поверхностного упрочнения стальных деталей

 

Способ поверхностного упрочненя стальных деталей. Сущность изобретения: способ заключается в азотировании или низкотемпературной нитроцементации и последующей закалке в интервале температур , верхний предел которого составляет 650°С, а нижний ограничивают температурой эвтектоидного ау-превращения согласно диаграммы железоазот. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 23 С 8/22, 8/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР— (J

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4893125/02 (22) 02 11.90 (46) 23.09.92. Бюл. М 35 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт комп рессорного машиностроения (72) В.Г.Марченко, Е,А.Коломыцев и

В.И.Та радонов (56) Лахтин Ю.M., Коган Я,Д. Азотирование стали. — М.: Машиностроение, 1976, с. 102 — 106.

Изобретение относится к области термической и химико-термической обработки металлических изделий и может быть использовано в машиностроении при поверхностном упрочнении для повышения износостойкости деталей машин.

Известен традиционный способ поверхностного упрочнения стальных изделий азотированием или низкотемпературной н итра цементацией (Н Ц) с насы щением в слой преимущественно азота (1).

Данный способ является наиболее близким к заявляемому. Недостатком данного способа является то, что он не обеспечивает необходимого качества поверхности и требует применения шлифовки.

Цель изобретения — повышение твердости и износостойкости поверхностного слоя и упрощение способа обработки стальных изделий, Поставленная цель достигается тем, что, в способе заключающемся в предварительном азотировании или низкотемпературной нитроцементации с последующей закалкой, последнюю проводят в интервале температур, верхний предел которого со„, Ы„„1763517 А1 (54) СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ (57) Способ поверхностного упрочненя стальных деталей. Сущность изобретения: способ заключается в азотировании или низкотемпературной нитроцементации и последующей закалке в интервале температур, верхний предел которого составляет 650 С, а нижний ограничивают температурой эвтектоидного а-+у-превращения согласно диаграммы железоазот. 1 табл, ставляет 650 С, а нижний ограничен температурой эвтектоидного превращения согласно диаграмме железо-азот.

Таким образом, заявляемый способ обладает следующим отличительным от прототипа признаком: — закалку проводят в интервале температур, верхний предел которого составляет

650 С, а нижний ограничен температурой эктектоидного превращения согласно диаграмме железо-азот, Это позволяет сделать вывод о том, что заявляемый способ соответствует критерию

"новизна". Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области и смежных областях позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию "существенные отличия", B результате такого нагрева под закалку до температур выше температуры эвтектоидного превращения происходит образование азотистого аустенита с сохранением в структуре дисперсных нитридов, коагуляция которых при этих температурах проте. кает назначительно, При закалке азотистый

1763517

Распределение микротеердости (Нуg ) по глубине диффузионной зоны ° мкм

Ремни термообработки

Общая глубина диффузионного слоя,мкм

Нитроцементация (НЦ) 570"C 3 час

НЦ + закалка, 590 С

Заяеляемый способ

НЦ+з, 610 С

НЦ+з. 630 С

НЦ + з. 650 С

НЦ+з, 660 С

НЦ+з. 700 С

НЦ+э. 850 С

1 000

860 580 460 350

100 730 530 440

310 290 290

250

81 О

350 290

280

1000 890

1000 840

1000 790

960 730

800 690

575 520

440 320

430 310

415 310

400 300

320 280

890 745

670 520

650 510

580 500

5 40 480

500 390

455 547

280

350

l l 00

270

260

720

260

250 250

575 520

500 500

Прототип

НЦ+э.850 С, д

ОХ - 70" С, 2 час

+ отпуск при

0.590 С,1,5 час

750 700 650 570 498 419 386

330

320

350 аустенит превраи.ается в азотистый мартенсит, Структура слоя представляет мартенсит и равномерно распределенные дисперсные нитриды, обладает высокой твердостью, превосходящей твердость слоя, полученного после азотирования (НЦ), высокой износостойкостью. Глубина диффузионной зоны в слое существенно увеличивается за счет нагрева в аустенитную область слоя.

В то же время нагрев под закалку до температур 650ОС, как правило, не приводит к разуп рочнению сердцевины.

Более высокая температура закалки (выше 650 С) приводит к заметному снижению твердости слоя в связи с растворением и коагуляцией нитридов, не способствует существенному увеличению глубины слоя, вызывает снижение прочности сердцевины материала деталей, При закалке с температур ниже зктектоидного превращения в слое данный аффект упрочнения слоя отсутствует.

Пример. Образцы из стали 38Х2МНЗА размером 15х15х10 мм подвергали нитроцементации в печи Ц-35 при температуре

570 С в продуктах пиролиза смеси, состоящей из карбамида и 10% кальцинированной соды. Количество смеси составляло 360-400 г/час, продолжительность нитроцементации 3 часа, После НЦ проводили закалку с

590, 610, 630, 650, 660, 700 и 850 С при выдержке в печи 30-35 мин. Температура звтектоидного превращения стали

38Х2МЮА составляет 600 — 605 С, Для осуществления режима темообработки по прототипу образцы после закалки с 850 С обрабатывали холодом при минус

70 C в течение 2 час, а также для восстановления конструкционной прочности сердцевины подвергали отпуску при 590 С в

5 течение 1,5 час, Сравнительный анализ результатов проведенных исследований (см. таблицу) показывает, что обработка по предлагаемому способу позволяет значительно повы10 сить твердость поверхностного слоя по сравнению как непосредственно после нитроцементации, так и с прототипом. Исходя из приведенных результатов, оптимальной температурой закалки является интервал

15 температур от температуры звтектоидного превращения (по диаграмме состояния железо-азот) до 650 С.

Таким образом, заявляемый способ обеспечивает простоту упрочнения сталь20 ных деталей, т.е, повышение твердости и износостойкости поверхностного слоя.

Формула изобретения

Способ поверхностного упрочнения

25 стальных деталей, включающий азотирование или низкотемпературную нитроцементацию и последующую закалку, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения твердости и износостойкости поверхностно30 го слоя и упрощения способа, закалку проводят в интервале температур, верхний предел которого составляет 650 С, а нижний ограничен температурой звтектоидного а )7 -превращения согласно диаграмме

35 железо-азот.

200 250 300 350 400 450 500 600