Способ эксплуатации расплава для сульфоционирования деталей

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК, (19) . (И) сю 4 С 23 С 8/3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГП4Й

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCHOINf СВИДЕТЕЛЬСТВУ фд (21) 3423754/22-02 (22) !3.04.82 (46) 15.02.86. Бюл. У 6 (72) И.Б.Шендеров и А.С.духанин (53) 621.785:51.539(088.8) (56) Фрикционные механизмы с сульфоцианированнымн парами трения. Л.:

Иащиностроение, 19?2, с. 154.

Авторское свидетельство СССР

У 899710, кл. С 23 С 9/10, 1980. (54)(57) СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ РАСПЛАВА ДЛЯ СУЛЬФОЦИАНИРОВАНИИ.ДЕТАПЕИ, включающий периодическую добавку исходных солей и создание над расплавом кислородсодерщащей газовой атмосферы, отличающийся тем, что, с целью сохранения постоянной активности состава, создание кислородсОдержащей атмосферы осуществляют продувкой. смеси азота и воздуха, при этом количество Ц воздуха в смеси определяют по формуле

9=1,5 4l1 э

С где С вЂ” исходная концентрация карбоната калия в расплаве, мас.Х - продолкительность обработки деталей одной садки, ч, аЬ - поникение уровня расплава после обработки предыдущей садки деталей, не более

1,4 мм.

1211336

Изобретение относится к области металлургии, в частности к химико-термической обработке в расплавах солей, а именно к сульфоцианированию, и может быть использовано в машиностроении для упрочнения металлорежущего .инструмента.

Цель изобретения — сохранение пос-. тоянной активности состава.

Сущность изобретения заключается в том, что при продувке: над расплавом смеси- воздуха с азотом устанавливается баланс между количеством карбоната калия, образующегося за время обработки одной садки деталей в результате окисления цианата калия кислородом воздуха, и количеством карбоната, удаляемого из ванны на поверхности деталей и приспособлений, вследствие адгезии расплава к металлической поверхности. Состав азотвоздушной смеси, обеспечивающий равновесное протекание процесса, выбирается на основе соотношения, учитывающего изменение уровня расплава при перемене садки и кинетику окисления цианата калия.

Способ осуществляется следующим образом.

В титановый тигель печи-ванны (диаметр 800 мм, глубина расплава

1009 мм) загружают 960 кг смеси циановокислого калия и роданида калия (49,4;0,6). Смесь расплавляют при 320 С. Затем температуру о расплава поднимают до 570 С, после чего под крышку ванны подают смесь воздуха и азота. Содержание воздуха (Q, об. ) рассчитывают исходя

as времени обработки одной садки (1., ч), заданного содержания в расплаве карбоната калия К,ьСОз (С, вес.Ж) и понижения уровня расплава после обработки предыдущей садки (1, мм) по соотношению

Q--15 6h

С

l не должно превышать 1,4 мм.

Объем газового пространства под крышкой ванны 50 л. Смесь газов подают под давлением 20 rII;., с общим расходом 35 л/мин. Воздух подают компрессором с очисткой от масла через ротаметр РС-3, В качестве нейтрального газа использован технический азот 1 сорта, подаваемый через ротаметр. Регулирование расходов газов осуществляют игольчаты5

1О

35 ми вентилями, встроенными в ротаметры.

Через каждые 10 ч работы печи"ванны отбирают пробы расплава для проведения химического анализа.

Содержание карбоната калия в расплаве определяют объемным методом после осаждения карбонат-иона из образцов расплава в виде углекислого бария.

Пример 1. Ванна с интенсивным уносом расплава. Обрабатывают партии металлорежущего инструмента из стали Р9К5. Наибольшая стойкость инструмента обеспечивается при формировании дифФузионного слоя толщиной ° 20 мкм с твердостью HV 10 ГПа

В начале обработки в расплаве содержатся: карбонат калия, образовав« шийся при предварительной наработке расплава 20 мас., роданистый калий

0,6 мас., циановокнслый калий — остальное. Обработка каждой садки инструмента проводится при 570ОС в течение 0,5 ч. Площадь поверхности обрабатываемого инструмента и погруженной части оснастки 6,2 м .

Через 24 ч непрерывной работы ванны проводится корректировка расплава: для возмещения массы солей, вынесенной на поверхности обрабатываемых изделий, в расплав вводится

68 кг циановокислого калия и.0,4 кг роданистого калия. Изменение уровня расплава после обработки одной садки деталей ввиду уноса расплава в среднем около 1,4 мм.

Рассчетная величина расхода воздуха.

8=1,5 — — 1,4 =84 об

0,5 что соответствует парциальному, давлению кислорода в азотвоздушной смеси 182 гПа.

В табл. 1 приведены данные по составу расплава при длительной эксплуатации ванны и по свойствам диффузионного слоя на поверхности обработанного инструмента, а также аналогичные данные согласно способупрототипу, полученные при парциальном давлении кислорода в газовой фазе над расплавом, равном 130 гПа и 80 гПа.

Пример 2. Обработка садок с различными параметрами.

В ванне с расплавом обрабатывают металлорежущий инструмент. В течение 288 рабочих часов обрабатываются садки с площадью поверхности

1,6 м, а затем — садки с площадью

6,2 м . В первом случае корректировка расплава (восполнение- уноса солей) проводится через 96 ч работы, во второй — через 24 ч. Остальные данные аналогичны примеру 1.

Время эксплуатации расплава, ч

Показатели

120 240

480

360

1Гредлагае способ (содержание воздуха 85 об.7) Содержание карбоната капия, мас.X

20-21

20-21

20-21 20-21

Толщина диффузионного слоя, мкм

20

20

Твердость слоя

HV, ГПа

10,2- l0 ° 5 10,2-10,5 10,2-10,5 10,2-10,5 10 ° 2-10,5

Прототип (парциальsoe давление кислорода 130 гПа) Содержание карбоната капия, мас Л

16-17 . 16-17

18-19 17-18

Толщина диффузионного слоя, мкм

20

20

Твердость слоя, НЧ, Гпа

10,2-10,5 10,2-10,5 l1,5-1 1,7 11,7-12,3 11,7-12,3

Прототип (парциальное давление кислорода 80 гПа) Содержание карбоната калия. мас.Х 20

16-17

13-14

14-15

11-12

Толщина диффузионного слоя, мкм

20

Твердость слоя

НЧ.ГПа

10 2-10 5 11 7-12 3 12 3-12 .9 12 9-13 6 13 6-14,0

Сопоставление характеристик предлагаемого способа обработки с

1211336 4 и способа-прототипа приведено в . табл. 2.

Анализ экспериментальных данных,,приведенных в табл. f и 2, показывает, что обработка металлорежущего инструмента согласно предлагаемому способу на 15-20Х уменьшает отклонение по твердости и на 30-75Х откло, нение по толщине диффузионного слоя

j0 от .номииальныхэначений"посравнению с

Iобработкой согласноспособу-прототипу.

Таблица» 1.

12l!336

Показатели

0 120 . 240 360 480

22

85

Раскод воздуха,об.% 22

Концентрация карбоната калия, мас.% 20

20-21 20-21

20-21

20-21

20

20

10,2 105 10 ° 2 10ю5 10в2 10э5 10э2 10э5 10э2-10э5

Известный способ

130

130

130

130

130

Концентрация карбоната калия, мас.% 20

27-29 25-26 22-23

24-25

20

10,2-10,5 9,2-9,5 . 8,Я-9,.2 9,2-9,5 9,5-9,8

Прототип

80

80

1 7-18

23-24 21-22

22-23, 25

10

15

10;2-10,5 9,5-9,8 9,2-9,5 9,5-9 ° 8 11 ° 6-11,7

ВНИИПИ Заказ 613/33 .Тираж 877 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4 (Предлагаемый способ

Толщина диффузионного слоя, мк, Твердость слоя

HV, ГПа

Парцкальное давление кислорода, гПа

Толщина диффузионного слоя мкм

Твердость слоя. . HV ГПа

: Парциальное давление кислорода, гПа

Концентрация карбоната калия, мас.%

Толщнна диффузионного слоя, мкм

Твердость слоя

HV,ГПа

Таблица 2

+ t

Время эксплуатации расплава, u