Способ изготовления изделий из высокохромистой стали

 

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ВЫСОКОХРОМИСТЙ СТАЛИ, пре11мущёственно роликйв для закатки консервных банок, включающий механическую обработку, нитроцементацию, закалку, отпуск и шлифование, отличающийся тем, что, с целью повышения износои коррозионной стойкости, после нитроц ментации проводят подогрев со скоростью 8-10 град/мин до температу закалки , шлифование производят на глубину 5-10% глубины нитроцементованяого слоя, после чего ведут нитрооксвдирование в вакууме. 2.Способ по п. 1,отличающ и и с я тем, что нитрооксвдирование осуществляют при 500-540 С. 3.Способ по п. 1, отличаюсл щийся тем, что.после нитрооксидирования проводят охлаждение в вакуумном масле.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(з)1 С 21 D 1/78, 9/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕПЬСТБУ

) и

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ 1 (21) 3590566/22-02 (22) 1 3.05.83 (46) 07.07.85 . Бюл. Р 25 (72) А.Н.Тарасов, В.Н.Тарасов и В.Я.Степанов (53) 621.785.79(088.8) (56) 1. Переверзев В.И. Диффузионная карбидизация стали. Воронеж..

ВГУ, 1977, с. 76-77.

2. Тарасов А.Н., Артамонова Г.Д.

Изготовление отделочных пуансонов и матриц для холодной высадки из высокохромистой стали с применением нитроцементации. Электротехническая промышленность. Сер. "Технология злектротехнического производства", 1982, вып. 5/1561, с. 6-7. (54) (57) 1 . .СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ВЫСОКОХРОИИСТОЙ СТАЛИ, пре„„Я0„„1165717 A ьииущественно роликов для закатки консервных банок, включающий механическую обработку, нитроцементацию, закалку, отпуск и шлифование, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения износо- и коррозионной стойкости, после нитроцементации проводят подогрев со скоростью

8-10 град/мин до температуры. закалки, шлифование производят на глубину 5-10Х глубины нитроцементованного слоя, после чего ведут нитрооксидирование в вакууме.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что нитрооксидирование осуществляют при 500-540 С.

3. Способ по п. 1, о тлич аюшийся тем, что.после нитроокси;. дирования проводят охлаждение в вакуумном масле.

1 1 1 65

Изобретение относится к области изготовления приспособлений для консервирования рыбных продуктов, в частности к изготовлению сменных цилиндрических роликов, на станки для закатки консервных банок диаметром более 120 мм.

Известен способ изготовления изделий из сталей 20Х13, 30х13, включающий цементацию для повышения 10 твердости рабочих поверхностей при высоких контактных нагрузках в рабочей зоне 1,3.

Способ трудоемок в осуществлении, инструмент склонен к выкрашиванию и поломкам несмотря на дополнительную закалку после цементации и снятие при шлифовании зоны внутреннего.. окисления и части зоны крупноглобу-. лярных карбидов. 20

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ изготовления иэделий иэ хромистых сталей 20Х13, ЗОХ13, предусматривающий механиче скую обработку, нитроцементацию при 940 С, закалку, отпуск, шлифование на глубину 0,2-0,4 мм (2, .

Однако обработка по данному способу не исключает контактно-корро30 зионного разрушения по границам избыточных карбидов, недостаточны антифрикционные свой ств а по по садо чной поверхности ролика, способ трудоемок.

Цель изобретения — повышение иэносо- и коррозионной стойкости.

Цель достигается тем, что согласно способу изготовления изделий из высокохромистой стали, пренмуще ственно роликов для эакатки консервных

l0 банок, включающему механическую обработку, нитроцементацию с непосредственной закалкой, отпуск и шлифование, после нитроцементации проводят подогрев со скоростью 8-10 град/мин

45 до температуры закалки, шлифование производят на глубину 5-10 глубины нитроцементованного слоя, после чего ведут нитрооксидирование в вакууме.

Нитрооксидирование осуществляют при 500-540 С.

После нитрооксидирования проводят охлаждение в вакуумном масле.

Повышение стойкости роликов достигается эа счет снятия при шлифова- N нии только части зоны внутреннего окисления нитроцементбванного диффузионного слоя, являющейся наиболее

717 2 пористой, при сохранении остальной части зоны внутреннего окисления, создающем условия для получения более прочной и корроэионно стойкой рабочей поверхности роликов. Подогрев со скоростью 8-10 град/мин после окон, чан ия выдержки при н итроцеме нтации до температуры, равных оптимальным для закалки сердцевины роликов из ста-, лей 20Х13 и ЗОХ13, предотвращает ускоренный рост карбидов и карбонитридов и позволяет получить более высокую твердость рабочей части и мак— а симальную твердость сердцевины.

Таким образом, после нитроцементации, закалки и чистового шлифования на рабочих поверхностях роликов и на внутренней посадочной поверхности остается диффузионный слой глубиной 0,35-0,55 мм, состоящий иэ трех зон: наружная зона — 0,05-0,10 мм с пониженным содержанием углерода, с минимальным количеством избыточных карбидов и повышенной коррозионной стойкостью, зона глобулярных карбидов †.0,15-0,30 мм, имеющая высокую твердость, и переходная зона — 0,100,15 мм с постепенно убывающей твердостью. При проведении нитрооксидирования в вакууме процесс диффузии азота и процесс образования оксидного слоя протекают более равномерно, плотность оксидного слоя стабильнее, а последующая пропитка вакуумным маслом улучшает условия приработки роликов в начальный период эксплуатации.

Способ осуществляют в следующей последовательности

Производят механическую обработку роликов, затем нитроцементацию в про. дуктах пиралиэа жидкого карбюризатора и закалку после нитроцементации, повышая температуРУ с 940 †9 С до 1000 †10 С со скоростью 810 град/мин (в течение 5-10 мин).

После закалки осуществляют низкий отпуск для снятия внутренних напряжений, шлифование на глубину 5-,10 от общей глубины нитроцементованного слоя (0,04-0,08 мм на диаметр) и нитрооксидирование в газовой среде, образованной подачей в печь триэтаноламина с добавкой нашатырного спирта и аммония виннокислого охлаждения после отпуска в вакуумном масле.

1165!

Ролики из стали 14Х17Н2 имели на рабочих и посадочных поверхностях диффузионный слой глубиной 0,82 мм . микротвердостью Н, -1070 кгс/мм, а твердость сердцевины составляла

HRC=38-42. При эксплуатации в услоПример 1. Ролики из стали

ЗОХ13 наружным диаметром 51,5 мм и высотой 20 мм изготовляли с чистотой поверхности по наружному -и внутреннему диаметру Р =20.. После нитроцементации при 940 С в течение 4 ч температуру повышали до 1000 С и после выдержки в течение 10 мин проводили закалку роликов. Шлифование роликов, прошедших низкий отпуск для снятия напряжений, осуществляли на глубину 0,02 мм (57от глубины слоя) при чистоте поверхности Р =

1=О,!О.

Нитрооксидирование шлифованных роликов осуществляли при 506 С в течение 60 мин с охлаждением в вакуумном масле BN-4.

При испытаниях на закаточной машине и определении коррозионной стой-, 20 кости в агрессивной среде установлено, что в сравнении с известным способом время эксплуатации до образо. вания местных выкрашиваний увеличилось в 1,5 — 1,8 раза. Увеличение веса 25 роликов за счет образования продуктов коррозии уменьшилось в сравнении с известным способом в 1,2-1,4 раза.

Пример 2. Ролики изготовляли из стали 14Х17Н2. После механической Зо обработки партии роликов в количестве 30 шт. проводили-нитроцементацию при 960 С в течение 4 ч в твердом ,древесноугольном карборизаторе, содержавшем добавки глицерина, натрия бенэойнокислого и натрия железосинеродистого, суммарное количество добавок составляло 12,5 вес.X °

После окончания выдержки температуру повышали до 1000 С со скоростью. 4О

8 C/ìèí (в течение 5 мин) и затем проводили закалку роликов в масле, связками по 10 шт. перенося их иэ ящика для нитроцементации в закалочный бак. После отпуска при 250 С 45 в течение 4 ч ролики шлифовали со снятием припуска 0,04 мм, составляющего 57. от общей глубины слоя нитроцементации. Нитрооксидирование шлифованных роликов в процессе их отпус-50 ка проводили при 500 С в течение

60 мин.

717 4 виях серийного производства износостойкость роликов достигла 2300 ч или в 2,2 раза выше, чем по извест" ным способам изготовления. Было исключено коррозионное разрушение поверхности, характерное для известного способа обработки, изменение веса за счет образования продуктов коррозии уменьшилось с 8,4 ° 10 r/ñì ч до 2,3.10 г/см ч, а трудоемкость изготовления с учетом всех операций химикотермической обработки и операций шлифования сократилась на 3,7 ч.

При обработке роликов по режимам, отличным от заявляемых параметров, были получены отрицательные . результаты. Так, увеличение температуры нагрева после нитроцемеитации до 1060 С и длительности нагрева до 15 мин (скорость нагрева 6,5 С/

/мин) приводит к укреплению карбидов в диффузионном слое до 8-12 мкм, к снижению прочности при изгибе в 1,5 раза, а ударная вязкость падает до а„ 0,2 кгс м/см . Как следст.вие, при шлифовании в поверхностном слое возникают трещины, а при эксплуатации ролики выходят из строя через 80-100 ч. К отрицательным резуль-. татам — снижению твердости и контактной прочности приводит также шлифование роликов на глубину -более 0,09 мм на сторону (снималось 12-14Х. глубины слоя): микротвердость слоя составляет Н, =780-835 кгс/мм, износостойкость роликов снизилась на 20-30Х.

Пример 3. Закаточные ролики изготавливали из стали 20Х13.. Нитроцементацию проводили в шахтной цементационной печи Ц-60 в атмосфере пиролиза смеси 977 триэтаноламина и добавками растворов нитрита натрия, гидроокиси аммония. Температура нитроцементации 940 С, длительность выдержки 4 ч; далее повышали температуру до 1040 С в течение 10 мин (скорость 10 С/мин) и закаливали ролики в масле . После отпуска шлифование зоны внутреннего окисления осуществляли на глубину 0,06 мм, что составляло 8 от общей глубины нитроцементованного слоя. диффузионный слой стали 20Х13 имел глубину 0,65 мм, микротвердость в з о не из быто чных к ар бидон Н > =, =997 кгс/мм, выше, чем при обработке по известному способу. Износостойкость роликов при эакатке банок

65 717

Составитель В. Панкратов

Редактор В.Данко Техред С.йовжий Корректор M.ÏîæoЗаказ 4285/24 Тираж 553 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г,Ужгород, ул.Проектная, 4

11 диаметром 230 мм составила 1340 ч или в 1,8 раза выше роликов, изготов. ленных по известной технологии. Суммарная трудоемкость в сравнении с известным способом снизилась в 1,7 раза.

При обработке по режимам за преде лами предлагаемого способа получены неудовлетворительные результаты.

Так, ускоренный нагрев от температуры нитроцементации 940 С со скоростьюю 15 С/мин до 980 С (время

3 мин) приводил к снижению твердости сердцевины до HRC=34-36 вследствие недогрева, а микротвердость слоя не превышала Н =730-750 кгс/мм .

Блифование роликов на глубину

0,03 мм (4,5 общей глубины слоя) не позволяло удалить наиболее рыхлую часть зоны внутреннего окисления, коррозионная стойкость роликов существенно снижалась — так, увеличение веса достигало 12 10 гlсм ч против

6.10 г/см . ч при испытании роликов в кислой среде влажностью 95 .

Обработка по предлагаемому спосо10 бу обеспечит техникоэкономический эффект, так как позволяет повысить износостойкость роликов в 1,52,2 раза, снизить трудоемкость их изготовления на 20-70 . Кроме того, 15 способ позволяет повысить коррозионную стойкость и исключить основные дефекты, связанные с условиями эксплуатации роликов при повышенной влажности в коррозионноактивной сре20 де, при высоких контактных нагрузках.