Способ азотирования стальных изделий
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (st)s С 23 С 8/26
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3854556/02 (22) 03.01,85 (46) 23,12,92. Бюл, N 47 (71) Московский автомобильно-дорожный институт (72) Ю.М,Лахтин, Я.Д.Коган, А.Е.Межонов, В,А.Александров и С.П.Бибиков (56) Патент США N 2789930, кл. 148-166, 1954, Авторское свидетельство СССР
Nã 1231901, кл, С 23 С 11/10, 1984. (54) (57) СПОСОБ АЗОТИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий нагрев до
Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке металлов и сплавов, и может быть использовано в машиностроении для упрочнения деталей машин иэ конструкционных и корроэион но-стойких сталей.
Целью изобретения является интенсификация процесса.
Азотирование проводят при 570-670 С, нагрев проводят в потоке аммиака, а выдержку — в смеси аммиака и воздуха в две стадии, На первой стадии в течение 1-3 ч выдержку производят в смеси 80-50% воздуха и 20-50% аммиака. На второй стадии, продолжительность которой определяется требуемой толщиной диффузионной зоны, выдержка изделий проводится в потоке аммиака, причем периодически через каждые
3-6 ч в течение 0,5-1 ч подают воздух в количестве 40-60 об,%. На первой стадии происходит активация поверхности за счет образования большого количества активных центров, через которые азот интенсивно поглощается металлом. Высокий
„„. Ы„„1349318 А1
570-6700С в потоке аммиака. выдержку в смеси аммиака и воздуха в две стадии, llpvl этом на первой стадии в течение 1-3 ч в смеси, содержащей 20-25 об,% аммиака и 50-80 об.% воздуха. охлаждение в потоке аммиака, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, выдержку на второй стадии осуществляют циклически, при этом в каждом цикле сначала в течение
3-6 ч в потоке аммиака, затем в течение
0,5-1,0 ч в смеси, содержащей 60-40 об.% аммиака и 40-60 об.% воздуха, потенциал атмосферы РИНЗ/РН2, получаемый эа счет связывания водорода кислородом воздуха, обеспечивает формирование на поверхности высокоазотистой нитридной фазы, дальнейший рост которой приводит к снижению скорости насыщения, Поэтому на второй стадии азотирование проводят в потоке аммиака, снижая потенциал атмосферы, так как водород не связывается кислородом. В результате рост нитридного слоя тормозится, несколько снижается концентрация азота в нем и интенсифицируется процесс формирования эоны внутреннего азотирования, Через
3-6 ч, как было экспериментально установлено, скорость насыщения снижается, вероятно, эа счет значительного уменьшения концентрации азота на поверхности, поэтому в печь подают смесь аммиака и воздуха при концентрации последнего40-60 об,%, В результате повышается концентрация азота на поверхностном слое. Затем по истечении 0,5-1 ч снова подают аммиак в течение
3-6 ч и т.д., процесс повторяется до тех пор, 1349318
Ма1-ер и- темг;е- Об
Общ зя ИетенТОЛ ЩИ- СИФИна кация слоя, насы- ) 1,ая длитель11 стадия (здl IH Мик период, тве
Выдер- дост ратур,а л
1 1- з (остальное ГП ность и роцесса мм щения, еез(Инз. % Выд ржка, ч длагаемый Пре способ "131 1эвестны способ 118хниче- 1 1 з " Г 60 00 100. ,6 ! с;<08 железо 40Х 8,3 0,5 9" 4,5 3,25 0,35 0,29 30Х3ВА 570 9,3 1 I 4 8з2зл 570 32 11,0 11,0 пока не будет достигнута требуемая толщина слоя, Выбор диапазона температур 500680 С, продолжительности как первой стадии 1-3 ч, так и второй 3-6 ч в аммиаке и 0,5-1 ч в смеси аммиака и воздуха определяется типом стали, Для конструкционных ста лей выдержки составляют: на первой стадии 1 ч, на второй соответственно 6 и 0,5 ч. Для нержаве1ощих ферритных и аустенитных сталей — 2, 4 и 1 ч соответственно. Для нержавеющих аустенитных сталей особенно высоксмарганцевых — 3, 3 и 1 ч. Выбор концентрации воздуха 40-60 об. g; Обьясняется высокой активностью атмосферы, обеспечивающей Оольшую скорость восстановления высокой концентрации азота в нитридном слое. Снижение концентрации воздуха менее 40% уменьшает потенциал атмосферы, а увеличение сверх 60 /> приводит K быстрому образованию слоя окислов. И в том, и в другом случае скорость проникновения азота в металл снижается., что приводит к необходимости увеличения длительности процесса. Пример. Азотированию по прелагаемому способу подвергались Образцы иэ технического железа, конструкционных и коррозионно-стойких сталей, Образцы Обезжи;:ивались ацетоном, загружались в <О нтей нар. кот Орый герметиэировал и, -зстав .>Ii!".i Б M i/ô8ëü печи и эат8м в него подавали аммиак, Нагрев до температуры изотермической выдержки проводился в потоке аммиака, По достижении температуры процесса в печь подавали смесь 30 или 50% аммиака или 50 или 70% воздуха в течение 1-3 ч в зависимости от марки стали. Затем прекращали подачу воздуха и обработка велась в потоке аммиака, в который периодически через каждые 3; 6 ч подавали воздух в течение 0,5; 1 ч в количестве 40 или 60 об. 0. Охлаждение образцов проводилось в потоке аммиака, Для получения сравнительных данных параллельно проводилось азотирование по известному способу образцов из этих же сталей при тех же температурах, общей длительности процесса и технологических параметрах первой стадии. На второй стадии состав газо.-зай смеси был во всех случаях одинаковый 60% ИНэ и 40% воздуха. Конкретные тех! ологические данные и полученные величины толщин диффузионных слоев. сведены в таблицу. Как видно из таблицы, обработка по предлагаемому способу интенсифицирует процесс насыщения 25 в 1,2-1,5 раза без снлже11ия поверхностной тве рдости. Технико-зкономическая эффективность предлагаемого способа Обуславливается более высокой скоростью насыщения, что позволит сократи-= длительность процесса аэотироаания. 1349318 Продолжение таблицы Интенсификация насыМикротвердость, Н 1oo ГПа Общая толщина слоя, мм Температура, С 1 стадия Общая длительность процесса, Ч ¹ Материал и/и tl стадия— о ин пе ио Выдержка, ч ЙНз (остальное возх, 0 щения, раз ГчНЗ, 7 П редлэгэемый способ Предлагаемый способ Выдержка, ч Известный способ Известный способ 580 5 40Х13 1,22 0,28 0.23 10,5 10,5 580 50 6 40Х10С2М 0,25 1,22 0,20 10,0 10,0 7 12X1SH10T 580 12,0 11,5 0,15 0,10 1,50 50 580 8 25Х18Н8В 0,14 1,40 0,10 10,0 10,0 55Х20Г94 Н4 50 640 0.15 0,10 11,5 11,5 670 10 36НХТНЗ 10,7 10,5 0,075 0,060 1 25 Составитель Л. Бурлинова Редактор 3. Ходакова Техред М.Моргентал Корректор М, Куль Заказ 567 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, óë.Гагарина, 101 * Данные по известному способу указаны под чертой 1 1 3 16 1 7 1 
