Способ нитроцементации деталей из коррозионностойких сталей
О ll И С А Н И Е ()789633
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советснии
Социалистическими
Республик (6l) jl,oïîëíèòåëüíîå к авт, свил-ву (5l)M. Кл.
С 23 С 11/16 (22) Заявлено 01.06.78 (25) 2622803/22-02 с присоединением заявки ¹
Государственный комитет (2 5) Приорнтет— ло делам изобретений и открытий
Опубликовано 2- 5-1-2 80 Бюллетень № 47
Дата опубликования описания 25.12.80 (53) УДК 621. .785.51. . 53 3(088.8) (72) Авторы изобретения
A. Т. Чаукин, B. Л. Козлов, Б. Г.
И. М. Рукина, В. И. Белякова и A. (71) Заявитель (54) СПОСОБ НИТРОЦЕМЕНТАЦИИ ДЕТАЛЕЙ
ИЗ КОРРОЗИОННССТОЙКИХ СТАЛЕЙ
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при химико-термической обработке деталей из коррозионностойких сталей.
В современном машиностроении для изготовления ответственных деталей, ра.ботаюших на трение в условиях переменной температуры и влажности, применяются коррозионностойкие стали мартенситного и мартенсито-ферритного класса. 5о
Известен способ газовой нитроцементации легированных конструкционных сталей, заключаюшийся в выдержке в смеси эндогаза городского природного газа и аммиака при 870-900 С (11 °
Однако этот способ не может быть использован для нитроцементации деталей из коррозионностойких сталей, так как при нагреве в газовых средах, содержаших СО, СОj и Н, О, на поверхности щ деталей образуется плотная окисная пленка, оказываюшая отрицательное влияние на процесс насыщения стали углеродом и азотом.
Известен также способ нитроцемента.ции с использованием Я НдС6, осуществляемый при 850 С в чечной атмосфере, 0 полученной, например, путем подачи в печь пиробенэола и аммиака или,углеводородного газа и аммиака P2).
Недостатком известного способа является .большая длительность и нестабильность процесса, а также отсутствие возможности регулирования расхода и воздействия депассиватора (Я Н4 СС ) иээа чего не всегда обеспечивается получение равномерного диффузионного слоя.
Кроме того, снижается концентрация легируюших элементов в поверхностной зоне деталей в результате образования лету« лерид : AS СВ4, Цель изобретения — разработка способа нитроцементации деталей из коррозиониостойких сталей, обеспечивающего ускорение процесса без снижения механических свойств и коррозионной стойкости сталей. 7896 Поставленная цель достигается тем, что нитроцементацию деталей из коррозионностойких сталей проводят в печной атмосфере, полученной путем подачи в печь углеводородных газов и аммиака 5 при 980-lOO(PC в течение l-2 ч с последующим охлаждением до 930-950 С, с выдержкой при этой температуре в течение времени, необходимого для получения заданной глубины диффузионно- 10 го слоя, причем эа 1-3.,5 ч до окончания процесса снижают расход углеводородного газа и аммиака на 60-70% и подают в печь такое же количество азота, а затем проводят непосредственную закалку. 15 Проведение процесса при 980-lOOO С с подачей в печь углеводородного газа (метана, пропана) или органической жидкости и аммиака обеспечивает получение печной атмосферы с высоким содержанием 20 .водорода. В результате этого возрастает скорость реакции восстановления окислов хрома водородом, и окисная пленка восстанавливается без использования дипассиватора. 25 Посдедующее снижение температуры до 9300С, позволяет вести второй этап процесса со сравнительно высокой скоростью диффузии углерода и азота, а также получить требуемое содержание З0 азота и углерода в поверхностной зоне диффузионного слоя и резко замедлить рост зерна аустенина. Введение в печь азота в количестве 60-70% объема печной атмосферы с соответствующим снижением расхода углеводородного газа и аммиака эа ll,5 ч до окоцчания процесса дает возможность снизить содержание водорода в стали и уменьшить вероятность образования 40 трещин на деталях при их охлаждении в масле после длительного процесса нитроцементации. Изменение количества вводимого азота и времени-его введения в печную атмосферу либо не обеспечивает заметного повышения ударной вязкости, либо сопровождается побочными явлениями (обезуглероживанием и деазотированием стали) . Например, при содержании в печной атмосфере 40% азота ударная вязкость стали l5Xl 6Н2АМ повышается незначи33 4 тельно -с 3-4кгс/м/см до 4-5 кгс/и/см а при содержании азота около 90% наряду с дальнейшим повышением ударной вязкости происходит обезуглероживание и деазотирование стали до значений концентраций углерода и азота ниже допустимых (от 1 Оо до 1 5 о С и от 0,35% до 0,20% Й). Аналогичное влияние оказывает изменение времени введения азота. При уменьшении .времени замещения 60-70% печной атмосферы азотом до 0,5 ч не наблюдается заметного повышения ударной вязкости стали l5X l 6H2AM. а при увеличении времени до 2 ч снижаются концентрация угдерода в поверхностном слое ниже оптимальной (2,01,7%) и твердость этого слоя. Пример. Нитроцементацию цилиндрических образцов из стали 15Xl6H2AM проходят в шахтной электропечи Ц-75 в заводских условиях. Образцы совместно с балластом иэ той же марки стали загружают в корзинах в печь, нагретую до 960 С. После загрузки и достижения в муфеле печи температуры 800 .С в печь подают природный гаэ с содержанием метана 9294% в количестве 400 л/ч. При выходе печи на рабочую температуру 98СРС в печь вводится наряду с природным газом газообразный аммиак (ГОСТ 622l-70, сорт 1) в количестве 400 л/ч. Образцы выдерживаются в течение 2 ч при 980 С с тем же расходом газа, затем производят снижение температуры в печи с 9600С до 9300С в течение 20-30 мин путем перевода задатчика на регулирующем приборе беэ предварительного охлаждения печи. Образцы выдерживают при 930 С в течение 3,5 ч. За один час до окончания процесса в печь вводят очищенный азот в количестве 480 л/ч, а расход природного газа и аммиака соответственно снижают до l60 и l60 л/ч. Охлаждение образцов осуществляют в масле. Результаты исследований и испытаний образцов сведены в таблицу.,0 О О <О Г ; 2 оо О с4 Щ с() «,л! I «л Я ««i ф э g «:( с! с 3 O O lQ 03 Ж (0 Щ О И 03 О С ) С ) 03 О ц 4 v a! к -и 6 Doe 0 1 О Р! UO ««! Ц ц ф Е 4 О> 1 Ф М $ e Ю ««! а О С4 Р о g. ««О о "о3V, о био ОХ СЧ A р! СЧ СЧ О О O И И ! ф Р О !о а ph тГ г K. Е. C Х о «. ,2 йр 2 а о о 3 «-! х Р Ц а у, в« ! « g g Р „8 g x z o g Р ! ««««» ="O < 63 О gi О ФВ О tD СО О +В О с9 0) и с-! ««I M 8 О Е й О м О (D CD r 1 и K3) О Я g О" О г ! i h :«o ОО сО во! 1 o и-" а3!о КХо и 7 78 Приведенные в таблице данные свидетельствуют о том, что скорость процесса нитроцементации стали по сравнению с известным способом возрастает в l,5-,2 раза. При этом контактная долговечность стали повышается примерно на 15% (с учетом толщины слоя). Способ нитроцементации коррозионностойких сталей обеспечивает возможность регулирования углеродного потенциала по точке роста и содержанию метана и не требует специального термического оборудования. Экономический эффект or внедрения предлагаемого способа на одном предприятии составляет около 15 тыс. руб. в год. Формула изобретения Способ нитроцементации деталей из корроэионностойких сталей, включающий 9633 8 нагрев до температуры насыщения и выдержку при этой температуре в смеси углеводородного газа и аммиака и охлаждение,отличающийся тем, 5 что, с целью ускорения процесса ннтроцементации, нагрев ведут до 980-lOOOOС и производят выдержку в течение 1-2 ч,. затем охлаждают до 930-95СРС и производят выдержку до получения заданной глубины диффузионного слоя, причем за 1-1,5 ч до окончания выдержки снижают расход углеводородного газа и аммиака на 60-70% и подают такое же количество азота, а затем производят Ф непосредственную закалку. Ис точники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР No 396446, кл. С 23 С 9/04, 1974. 2. Сборник "МИТОМ, 1964, % 3, с. 33-37 ° Составитель Л. Бурминова Редактор Г. Кацалап Техред М.Табакович Корректор H. Швыдкая Заказ 9006/32 Тираж 1074 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4