Способ азотирования сплавов

 

Использование: для получения сплавов со сверхравновесным содержанием азота. Сущность изобретения: способ включает расплавление сплавов, их диспергирование и охлаждение . Азотирование осуществляют в процессе диспергирования расплава, нагретого выше температуры солидус на 50- 150°С, потоком азота со скоростью 450-650 м/с в неокисляющей атмосфере с последующей закалкой частиц. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4929091/02 (22) 18,04.91 (46) 23.03,93. Бюл. М 11 (71) Институт металлургии Уральского отделения АН СССР (72) Е,Л.Меравьева, С.А.Ревун и В.Я.Буланов (56) Анциферов В,Н., Боброва С.Н. Азотиро. ванные сплавы на основе порошкового железа, Бюл, НТИ ЦНИИ информ, и техн.-зкон. исслед. черн. металлургии, 1981, М 14, 36-39.

Структура и свойства высокоазотистых порошковых сталей. Банных О.А, и др,! Всесоюзная конференция по высокоаэотистым сталям. — Киев, с. 18-20, 1990, Тез.докл,—

Киев, 1990, с.31, Изобретение относится к металлургии, а именно к способам получения сплавов со сверхравновесным содержанием азота.

Целью изобретения является упрощениЕ и интенсификация процесса эзотирования.

Указанная цель достигается тем, что в способе азотирования сплавов, включающем их расплавление, диспергирование, охлаждение и насыщение азотом, насыщение осуществляют путем диспергирования расплава, нагретого выше температуры солидус на 50-150 С потоком азота со скоростью

450-650 м/с в неокисля ющей атмосфере с последующей закалкой частиц.

В данном случае азотирование происходит при взаимодействии азота с поверхностью расплава. Такое взаимодействие осуществляется со значительно большей интенсивностью, чем взаимодействие с твердой поверхностью, во-первых, за счет поаышения скорости взаимодействия с ростом температуры, во-вторых, за счет существенного ускорения диффузии в расплаве по.5U 1803270 Al

-(sl)s B 22 F 9/08, С 23 С 8/24 (54) СПОСОБ АЗОТИРОВАНИЯ СПЛАВОВ (57) Использование: для получения сплавов са сверхравновесным содержанием азота.

Сущность изобретения: способ включает расплавление сплавов, их диспергирование и охлаждение. Аэотирование осуществляют в процессе диспергирования расплава, нагретого выше температуры солидус на 50150 С, потоком азота со скоростью 450-650 м/с в неокисляющей атмосфере с последующей закалкой частиц. 1 табл. сравнению с твердым веществом, в-третьйх, за счет существенного турбулентного перемешивания, происходящего в частицах расплава при взаимодействии со сверхзвуковым потоком азота.

При взаимодействии потока азота с расплавом в условиях диспергирования проис- С0 ходит насыщение расплава азотом до содержаний, существенно превышающих (1 равновесные содержания азота в твердом сплаве. При охлаждении капель расплава возможно частичное выделение растворенного азота. Его выделяется тем больше, чем медленнее происходит кристаллизация частиц. Быстро закристаллизованные частицы сохраняют неравновесное избыточное со- а держание азота. Быстрая кристаллизация частиц обеспечивается наличием в расплаве достаточного количества центров кристаллизации (зародышей твердой фазы) и высокой скоростью охлаждения, что достигается закалкой.

Диспергирование необходимо производить в неокислительной атмосфере, т.к, на1803270 личие окисной пленки на частицах существенно снижает интенсивность взаимодействия расплава с азотом иэ-за отсутствия прямого контакта газа с металлом.

Способ реализован на установке, имеющейся в Институте металлургии УрО АН СССР.

Установка включает в себя водоохлаждаемую герметичную печь сопротивления с трубчатым нагревателем, внутри которого помещается тигель с расплавом. В донной части тигля имеется отверстие, закрываемое притертым стопором. Температура расплава контролируется термопарой погружения. Перед проведением азотирования тигель с материалом помещается в печь, которая герметизируется совместно с камерой распыления, откачивается и заполняется азотом, Азот на диспергирование подается через щелевые форсунки, расположенные ниже нагревателя с тиглем. Давление азота на форсунках регистрируется манометром, по показаниям которого рассчитывали значение скорости газового потока. Лзотирование подвергали титано-медистый чугун

Верхне-Синячихинского металлургического завода ТЧ 14-15-219-89, имеющий температуру солидус 1150 С. и состав, мас.;/;: Sl

2,07; Cr0,3; Ti 0,4; Мп 0,5; С4,5; Р 0,1; S 0,02;

Fe остальное, Чугун расплавляли, нагревали до температуры 1200-1350 С и выдерживали при заданной температуре в течение 10 мин. Затем открывали стопор и струю подвергали диспергироанию потоком азота со скоростями 400-800 м/с путем изменения давления на форсунках от 0,2 до 0,8 МПа.

Закалку частиц проводили в масло на расстоянии 0,7 м от фокуса распыления, Результаты испытаний приведены в таблице.

Результаты показывают, что для того, чтобы интенсивность перемешивания расплава была достаточна для азотирования, скорость газового потока должна быть не ниже 450 м/с. При скорости газового потока

650 м/с достигается предельная интенсивность перемешивания и дальнейшее повыше-.

5 ние скорости является нецелесообразным, т,к., не повышая степени азотирования, приводит к повышению расхода азота на процесс.

Температура расплава должна быть не

10 ниже 50 С над температурой солидус, т.к. при более низкой температуре. во-первых, жидкотекучесть расплава мала и при взаимодействии с потоком азота турбулентное перемешивание развито слабо, во-вторых, "5 время контакта азота с расплавом мало вследствие быстрого затвердевания последнего. Перегрев расплава выше 150 С над температурой оолидус приводит к гомогенизации расплава и исчезновению цент- ров кристаллизации, Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить сплавы со сверхравно. весным содержанием азота уже в процессе получения порошка, что позволяет исключить

25 дополнительную операцию твердофаэного азотирования при повышенных давлениях, а также сократить продолжительность процесса получения азотированного порошка и энергетические затраты на аэотирование.

Формула изобретения

Способ аэотирования сплавов преимущественно на основе железа, включающий их расплавление, диспергирование, охлаж35 дение и насыщение азотом, о т л и ч а ю щ и йс.я тем, что, с целью интенсификации и упрощения процесса, насыщение осуществляют путем диспергирования расплава, нагретого выше температуры солидус На

40 50-150 С, потоком азота со скоростью 450650 м/с в неокисляющей атмосфере с последующей закалкой частиц,