Способ химико-термической обработки стальных изделий
Применение: в машиностроении для повышения долговечности деталей машин, работающих в коррозионных средах. Сущность изобретения: стальные изделия подвергают азотированию в аммиаке с азотным потенциалом П 1,7-2,8 при температуре 550-580°С в течение 2-4 ч, после чего проводят оксидирование в парах воды при той же температуре в течение времени, определяемого из соотношения: г0к К Газ, ч, где Гок - продолжительность оксидирования , ч; Газ - продолжительность азотирования , ч; К 0,55-0,60. 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (st) s С 23 С 8/26, 8/34
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4922466/02 (22) 30.01.91, (46) 30.09.92. Бюл. ¹ 36 (71) Московский автомобильно-дорожный институт (72) Ю.М.Лахтин, Я.Д.Коган, В.Е,Кольцов и
Х, К. Э ш ка бил о в (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 11559955993388, кл. С 23 С 8/56, 1988. (54) СПОСОБ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
Изобретение относится к области металлургии, в частности, к химико-термической обработке в газовых средах и может быть использовано в машиностроении для повышения долговечности деталей машин, работающих в коррозионных средах.
Известен способ защиты от коррозии, включающий нитроцементацию при температурах 550-800 С в течение 2-4 ч и последующее оксидирование при температурах
300-600 С в течение 2-3 мин. . Недостатком этого способа является недостаточная коррозионная стойкость обработанных изделий, в частности в растворах хлористых солей, что обусловлено малой адгезией коррозионностойкой оксидной пленки Рез04 к плотному карбонитридному слою и малой коррозионной стойкостью карбонитридного слоя.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ антикоррозионного азотирования стальных изделий, включающий
„„59„„1765251 А1 (57) Применение: в машиностроении для повышения долговечности деталей машин, работающих в коррозионных средах.
Сущность изобретения; стальные изделия подвергают азотированию в аммиаке с азотным потенциалом П = 1,7-2,8 при температуре 550-580 С в течение 2-4 ч, после чего проводят оксидирование в парах воды при той же температуре в течение времени, определяемогоиз соотношения: х«= К х,3 ч, г где х0к — продолжительность оксидировония, ч; taa — продолжительность азотирования, ч; К = 0,55-0,60. 1 табл. диффузионное насыщение азотом в аммиаке при 580-800 С в течение 2-4 ч. и оксидирование при 620-625 С в парах смеси воды и этилового спирта при соотношении компонентов в смеси 1:1 (по объему) втечение 2-30 мин.
Недостатком этого способа является недостаточная коррозионная стойкость обработанных изделий в растворах хлористых солей при длительном периоде эксплуатации, Низкая коррозионная стойкость изделий при длительном периоде эксплуатации объясняется наличием пористой а -фазы, а также неравномерностью толщины у-фазы на поверхности изделий.
Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости изделий, в частности в растворах хлористых солей.
Указанная цель достигается тем, что в способе химико-термической обработки, включающем стадии азотирования в аммиаке при температуре 440-580 С в течение 2-4 ч и последующее оксидирование, азотиро1765251
Ток = К Таз, г где т к — продолжительность оксидирования, ч; газ — продолжительность азотирования, ч;
К вЂ” коэффициент, учитывающий соотношения продолжительности стадий процессов, равный К = 0,55-0,60, Предлагаемый способ осуществляется следующим образом, детали помещают в рабочий контейнер, контейнер герметизируют, продувают аммиаком и помещают в печь, разогретую до температуры 550580 С, По достижени в контейнере рабочей температуры подают пары воды в течение периода времени A 1г Извлекают контейнер из печи, отключают подачу паров и остужают на спокойном воздухе. После выдержки на первой стадии насыщения азотом на поверхности изделий формируется диффуз ион н ы и и оверхностный нитридный слой е -фаза, за ней тонкий У слой у-фазы, затем диффузионный подслой cr-фаза, Особенности нитридной зоны е-фазы столбчатое строение, поры, микротрещины. Процесс оксидирования в парах воды сопровождается деазотированием образца и уменьшением хрупкости нитридной зоны, одновременно происходит диффузия азота в глубь образца. При оксидировании на поверхности образуется слой оксида Рез04, под которой формируется плотная и пластинчатая нит.ридная зона. Толщина оксидной пленки составляет 2-4 мкм, нитридной зоны 10-25 мкм. При температуре ниже 550 С и при значении К<0,55 слой оксида неравномерный, имеет недостаточную толщину. При температуре выше 580 С наблюдается повышение пористости е-фазы после азотирования и соответственно, пористости у-фазы после оксидирования, При значениях К > 0,60 за слоем оксида следует а-фаза значительной толщины, что отрицательно сказывается на коррозионной стойкости, 5 При ниже и выше значениях азотного потенциала Пд = 1,7-2,8 получается неразвитая е-фаза, при оксидировании которого вание ведут с азотным потенциалом Пи = =1,7-2,8, а оксидирование в парах воды при температуре 550-580 С в течение времени, определяемого из соотношения: увеличивается скорость деазотирования нитридного слоя и приводит к неравномерностям нитридного и оксидногэ слоев. Преимущества предлагаемого способа 5 по сравнению со способом-прототипом можно проиллюстрировать на конкретном примере. Обрабатывались шестерни — гидронасоса из стали 18 ХГТ по известному и предлагаемому способам. 10 По известному способу изделия подвергали азотированию при температуре 580 С в течение 3 ч, а затем оксидировали в парах смеси воды и этилового спирта при соотношении компонентов смеси 1;1 (по объему) 15 при 620 С, в течение 20 мин. По предлагаемому способу изделия подвергали азотированию при температурах 550-580 С с азотным потенциалом Пи =, =1,7-2,8, продолжительность оксидирова20 ния в парах воды выбирали из соотношения, определяемого экспериментальным путем Т =К z» ч, После чего провели испытания на коррозионную стойкость по ГОСТ 16962-71. В процессе испытаний детали помещались в камеру с окружающей температурой 27-2 С, где в течение 15 мин, через каждые 45 мин распылялся 3,370 раствор хлористого 30 натрия.Общая продолжительнос1ьис пыта ния 240 ч. После испытания качество поверхности оценивалось по внешнему виду. Результаты испытаний и режимы приведены в таблице. Изданных, приведенных в таблице, следует, что коррозионная стойкость деталей после обработки on предлагаемому способу повышается по сравнению с обработкой по известному способу, что дает возможность повысить долговечность изделий в период эксплуатации. Формула изобретения Способ химико-термической обработки . стальных изделий, включающий азотирование в аммиаке при температуре 440-580 С в течение 2-4 ч и последующее оксидирование, отличающийся тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости изделий в растворах хлористых солей, азотирование ведут с азотным потенциалом 1,7-2,8, а оксидирование проводят в парах воды при 550-580 С в течение времени, определяемого из соотношения .Ок = К аз где так — продолжительность оксидирования, ч; таз — продолжительность азотирования, ч; К = 0,55-0,60. 1765251 Технологический режим способа! 1 и/и Результаты внешних наблюдений коррозионной стойкости деталей »т режим азотирования режим оксидирова-значение ния К 1 tas «580 С с ал = 2 часа Пи = 1,7-2,8 Выдерживают испытания. Следы коррозии не обнаружены гок = 580 С ок = 0,8 ч 0,6 520 "С =1 ч Не выдерживают испытания. Интенсивные очаги коррозии, сок ок t„s= 580 С го„= 550 С лон = 1 час 0,6 Выдерживают испытания. Следы коррозии не обнаружены. 2 as = 3 часа 580 С I ок = 1 час 0,6 Выдерживают испытания, Следы коррозии не обнаружены. П„ 1,7-2,8 сок = 580 С ок = 1,6 час 0,9 Не выдерживают испытания. Интенсивные очаги коррозии. = 620 С г ок= 1 час 0,6 Не выдерживают испытания. Отдельные очаги точечной коррозии. 0,25 аз = 580 С tо,к „= =580 С ок= 0,5 часа Не выдерживают испытания Отдельные очаги точечной коррозии 3 "аз = 4 часа 550 С 1,1 часа 550 С ,6 часа 0,55 Вок c кок Выдерживают испыта ния ° Следы коррозии не обнаружены П = 1,7-2,8 0>9 Не выдерживают испытания. Отдельные очаги точечной коррозии Сок с кок Не выдерживают испытания. Интенсивные очаги точечной коррозии, = 550 С г аз = 4 часа 550 С 0,5 часа 0,25 он (он 4 П„= 1,7-2,8 550 C 1,2 часа 580 С 1 час 0,6 он 1 он Выдерживают HcnblTBHHR ° Следы коррозии не обнаружены Не выдерживают испытания ° Интенсивные очаги коррозии. 0,6 <ол ок ок = 580 С лок = 1 час 0,6 Не выдерживают испытания Интенсивные очаги коррозии . Не выдерживают испытания. Отдельные очаги точечной коррозии Заказ 3357 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 580 С 5 П = 1,3" 1,6 6 е з 580С as = 3 часа Пн = 2,9-3,4 7По саз = 580 С про- а = 3 часа тотипу Оксидирование в парах смеси воды и этилового спирта при соотношении компонентов в смеси 1:1 (по объему) to„= 620 С о» = 20 мин Составитель Х, Эшкабилов Техред М.Моргентал Корректор Е. Папп
