Способ упрочнения стальных изделий

 

СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий шсыщевве при 93О-94О С в атмосфере энпогаза, природнсго газа и аммиака, яоасгужвааше до 50О-55О С,повторвый нагрев под за капкув атмосфере ендогаза н эакапку, отличающийся тем, что, с пепью повышения допговечвоств вэдепнй путем повышения про{гапиваемости и твердости упрочнечного сяоя, лодстуживаняе производят в атмосфере аммиака, а при повторном нагреве под закапку в атмосферу эндогаза допопнитепьво подают 8-10% аммиака.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ., И ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Я

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3416995/22-02 (22) 05.04.82 (46) 30.11.83. Бюп. % 44 (72) C. А. Пегишева, Л.М. Семенова, А.В. Пожарский, О. Н. Розина, В.B. Короткий, В.А.Романов и Г.И.Мамонов (53) 621.785.79 (088.8) (56) 1. Шубин P.n. и др. Нитроцемента, пия дета пей машин. M., Машиностроение, 1975, с. 23.

2. Авторское свидетепьство СССР

% 583183, кп. С 21 9 1/78, 1977.

3. Технопогнческая инструкпия. Цементации детапей . .в двухрядных беэмуфепьных агрегатах. ТИ 118.1 83-76, МТЗ, 1976, c. 14-16. з(5)) С 23 С 1 1/12 С 21 1/72

ЪФ.

%, . а (54) (57) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ СТАЛЬНЫ Х ИЗДЕЛИЙ, вкпючаюп(ий пасы)пение при 930-940 С в атмосфере ендогаза, природного газа и аммиака, яодстуживание до 500-550"С, повторный нагрев под эа капку в атмосфере еидогаза и эакацку, о т и и ч а ю m и и с я тем, что, с цепью повышения допговечиости падений путем повышения прокапиваемости и твердости упроч пенного enon, подстуживание производят в атмосфере аммиака, а нри повторном нагреве под эакапку в атмосферу ендогаэа доцопнитецьно подают

8-10% аммиака.

1057S74

Изобретение относится к химико-термической обработке стальных цеталей и может быть использовано в машиностроении аля упрочнения изцелий, работающих в условиях износа и усталостнык нагрузок.Иэвестен способ нитроцвментацин зубчатых колес малого и срецнего модуля в углероц-азотистой среде при 860В8ООС (.

Нецестаткал данного способа является 10 ограничение глубины уцрочненного слоя цо 1,2 MM в связи с труцностью получения качественных слоев при цлительных выдержках цеталвй в нитроцементуюшей атмосфере. Для получеиия упрочненных 15 слоев с большей глубиной (1,2 мм),как, правило, применяют цементацию.

Известен способ химико-термической обработки, включающий цементацию круп . номоцульных тяжелонагруженных зубча- 2О тых колес с послецуюшим аэотированием и.высоким отпуском закалкой в масло и нивкам отпускюм (2 .

Однако известйый способ очень цлительный (26 ч) и требует цополнитель- 25 ных затрат на транспортировку цеталей вслецствие того, что обработку их вецут на разном оборудовании: цемвнтацию - в элвктропечах 0-105А азотирование - s электропечи TU-107-00; нагрев цеталвй gg поц закалку — в камерной электропечи

Н-855; низкий отпуск в электропечи ПН-34М.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и цостигаемому результату:является способ упрочнения ,стальных иэделий, включающий насыщение при 930-940 С в атмосфере энцогаэа, природного газа и аммиака, поцстужива. нив цо 500-550оС, повторный нагрев поцо закалку в атмосфере эицогаза и закалу (S).

К недостаткам указанного способа относится низкая прокаливаемость упрочнвнного слоя. и образование цефвктной структуры (троостита) вслецствие малой уотойчивости аустенита.

llem изобретения - цовышвние цолговечности цеталей путем повышения про. каливавмости и твврцости упрочненного, слоя.

Указанная пель достигается твм, что согласно способу упрочнения стальных иэделий, включающему насьпцение при

930-940 С в атмосфере внцогаза, цри- 55 роцного газа и аммиака, поцстуживанив цо 500-550©С, повторный нагрев цоц закалку в атмосфере энцогаза и закалку, поцстуживание производят в атмосфере аммиака, а при повторном нагреве поц закалку в атмосферу энцогаза цополнительно полают 8-10% аммиака.

При поцстуживании цеталвй цо температуры ниже перекристаллизации стали в атмосфере аммиака в соответствии с циаграммой состояния Fe- и происхоцит насыщение ауствнита азотом на глубину

0,3-0,4 мм и образуется азотистая фаза.

При повторном нагреве поц закалку в аэотсоцержашвй среде происхоцит циффуэия азота вглубь металла поц влиянием разности его концентраций. При етом происхоцит не только циффуэия азота вглубь металла, но и сохранение опрв« цвленного количества его в ауствиитв с поверхности цеталей, повышающего ус>. тойчивость аустенита против распаца и способствующего образованию мартенсита при закалке, а слецовательно, повышению прокаливаемости слоя.

При поцачв аммиака в атмосферу цвчи повторного нагрева менее 8-10% в слов образуется троостит вслецствие нецоста» точного насыщения твердого раствора азотом, что приводит к понижению прокаливаемости, Подача аммиака более 8-10% в печь повторного нагрева приводит к пересьпце-. нию твврцого раствора и образованию избыточных фаэ - карбонитридов, снижающих усталостную прочность цеталей.

Пример. B печь, нагретую цо

930-940 С, загружают шестерни из ста0 ли 20ХНР, насыщают в атмосфере энцогаза, природного газа и аммиака, согласно известной технологии, поцстуживают цо 500-550 С в среде аммиака и нагревают поц закалку цо 850 С в среде энцогаэа и 8-10% аммиака закаливают в масле HC-20 при 160 С.

Процесс осуществляют в цвухряцном безмуфельном агрегате типа 0811, состоящем иэ цементационной печи, камеры поцстуживания и печи повторного нагрева поц закалку, закалочного бака, мойки и отпускной печи.

Расход технологических газов представлен в табл. 1.

Время выцержки на кажцом:этапе обработки не меняется и при темпе толкания поццонов 25 мин, составляет: цементации

16 ч 40 мин; поцстуживания 50 мин; повторного нагрева поц закалку 1 ч 40 мин.

В результате обработки соцержннив углерода в поверхностных слоях равно

0,7-0,9%.

Cpasweenbme данные по обработке предлагаемым и известным способами приведены в табл. 2.

Как видно иэ табл. 2, предлагаемый. 5 способ позволяет получить бездефектные слои с твердостью Н1 С 62-64 при содержании азота в поверхностных слоях. более 0,35%.

При недостаточнам насьппении азотам (подача аммиака в печь повторного нагрева менее S% до способу 1) образуется троостит, npg избыточном - карбонит риды (подача аммиака в печь повторного нагрева более 10% по способу 5). $5

Кроме того, измеряют прока ливаемость на глубине 0,20 мм, как как на этой глубина возникают юибольшие напряжения в пропессе эксплуатадии шестерен. 20

Результаты измерений представлены на чертеже.

Как видно, предлагаемый способ обеопечивает более высокую прока ливаемость упрочненного слоя.

Предлагаемый способ обеспечивает по лучение качественных слоев с высокой прокаливаемостью эа счет обеспечения дополнительного легирования азотом прн подстуживании мартенсита и остаточного аустенита, что в свою очередь, позволит допговечность шестерен конечной передачи.

По сравнению с прототипом, предлагаемый способ позволяет улучшить качество упрочненного слоя изделий и повысить долговечность деталей на 15%, что позволит сэкономить 110 т стали 20ХНР в год за счет повышения ресурса работы деталей и снижения иорк расхода запасных частей.

1057874

l т) (О I

С4 1-1, tQ

I С 1,р(1

tQ tQ tQ ф ф о 1

О„ О о

tQ

0) IQ

Д ОО

tQ tQ

Ю а> 0) tQ

Щ

ОО OО

tQ

CD tQ p

ОО с

tQ (О, О

О>

С0

О 0.

« О

С0

G tQ т(О и 1 « дй о о б й

Ю,О и С5 tQ tQ 0

I 0) з- ", ) l ", с9 I Ф

О

tQ

tQ

tQ 03 л О 3 (Ч

Я Я tQ е) Ю (О

Ф". Ф, - «ф .. сф, е " 3 „ф . O Î. "O Д О О - О О" ОО " ОО

m I m

О О О .О i la II О

С9 0) С9 С9

4 щ 1 ).6 (I „II 6

О) Йй О) ЙС Ф ф Й 0)йь <О> и

10573 74

Табпи да 2

Способ

XTO

Предпагаемътй

0,18

0,35

1-2

Нет

0,45

0,50

Нет

0,60

Нет

Известный

5В

20-25

Составитее P. Еныюва

Редактор Ю. Ковач Текред T.Наточка Корректор А. Дэятко

Заказ 9528/33 Тираж 9SB Подписное

ВНИИПИ Государственно камитета СССР ио депам изобретений и открытий

113036, Москва, Ж-35, Рауна:кая юб., a. 4/5

Фипиа ПЙи Патент, r. Ужгород, уп. Проектюя, 4

Гпубина запегания троостита, мкм

Размер мартенсит

- нык игп, бапп

Банп карбонитридов по ост. 23.452

Твердость с аоверкности, ЩС

64

Содержание азота на гнубине

0,1 мм, %