Карбюризатор для газовой нитроцементации стальных деталей

 

Изобретение может быть использовано для газовой нитроцементации конструкционных и легированных сталей. Цель изобретения - снижение стоимости, улучшение условий труда и повышение качества слоя за счет увеличения его микротвердости. Карбюризатор содержит, мас.%: трилон -Б 0,08-0,15, вода 15-25, карбамид 29-36, кубовый остаток этиловых спиртов остальное. Это позволяет снизить стоимость карбюризатора, исключить загрязнение окружающей среды, повысить микротвердость поверхностного слоя. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 23 С 8 32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4391843/23-02 (22) 28.01.88 (46) 15.09.89. Бюл. Ф 34 . (72) А.Н. Тарасов, В.Н, Тарасов. и Г.Э. Гниздор (53) 621.785,52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1142524, кл. С 23 С 8/32, 1985.

I (54) КАРБЮРИЗАТОР ДЛЯ ГАЗОВОЙ НИТРОЦЕИЕНТАЦИИ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение может быть использовано для газовой нитроцементации

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термическбй обработке деталей из конструкционных и инструментальных легированных сталей.

Цель изобретения — снижение стоимости и улучшение условий труда, а также повышение качества слоя за счет увеличения его микротвердостн.

В состав карбюризатора, содержаще" го карбамид и воду, в качестве натрийсодержащего компонента вводят трилон-Б и дополнительно кубовый остаток перегонки этиловых спиртов при следующем соотношении компонентов, мас. 7.:

Трилон-Б О, 08-0, 15

Вода 15-25

Карбамид 29-36

Кубовый остаток этиловых спиртов Остальное

В состав карбюризатора вводятся компоненты, имеющие оптимальные .соотношения атомарных науглероживающих, азотирующих и каталитически дейст„„SU„„1507860 А1

2 конструкционных и легированных сталей, Цель изобретения — снижение стоимости, улучшение условий труда и повышение качества слоя за счет увеличения его микротвердости. Карбюризатор содержит, мас.Е: трилон-Б

0,08-0,15, вода 15-25, карбамид 2936, кубовый остаток этиловых спиртов остальное. Это позволяет снизить стоимость карбюризатора, исключить загрязнение окружающей среды, повысить микротвердость поверхностного слоя. 2 табл. вующих элементов углерода азота, Ж натрия. При этом каждый из компонентов исключает поставку в атмосферу сажеобраэующих непредельных и скис- С ляющих или коррбзионно активных угле-, водородов, каким является гипосульфит натрия в известном карбюризаторе, Соотношения химических элементов в карбюризаторе приведены в табл, 1, Ql

Трилон-Б (ТУ 6-09-2540-72) является источником каталитически дейст. вующего на процесс образования ато- (ф марного углерода и ускоряющего диф- @ 1 фузию.натрия, одновременно он — дополнительный источник азота и не поставляет сернистых соединений, как карбюризатор по прототипу.

Карбамид (ГОСТ 6691-77) — основной поставщик атомарного азота, а .при пониженных температурах нитроцеЬ ментации поставщик аммиака, он растворим одновременно и в воде и в кубовом остатке этиловых спиртов, а при повышении температур раствора до .30-40 С позволяет получить пересы1507860 щенные растворы, что расширяет диапазон регулируемых углеродных потенциалов при ниэкотемпературном, средне- и высокотемпературном процессах

5 науглероживания и нитроцементации, Кубовый остаток (ГОСТ 17299-78) является бессажистым компонентом с высоким соотношением углерод-кислород, что позволяет стабилизировать количество атомарного углерода, поступающего в атмосферу печи из окиси углерода, продукте пиролиза карбюризатора, Одновременно кубовый остаток, обычно утилизируемый продукт техноло- 15 гических регенераций этиловых спиртов, имеет минимальную стоимость, на большинстве предприятий подверга-. ется сжиганию.

При использовании предлагаемого 20 карбюризатора при минимальных затратах на приготовление получают равномерные по толщине, по содержанию углерода и азота, без коррозии и окисления диффузионные слои на большин- 25 стве легированных конструкционных и инструментальных сталей. Карбюриэатор прост в приготовлении не образует в атмосферах пиролиза сернистых газов, 30

В табл, 2 приведены сравнительные характеристики диффузионных слоев, полученных на легированных сталях при обработке в известном и предложенном карбюризаторе, 35

Пример 1. Карбюризатор для нитроцементации в вакууме матриц из порошковой стали МбФЗ-МП в печи

ШП-1ВНЦ приготовляли в следующей последовательности. В водный раствор 40 карбамида вводили трилон-Б в количестве 0,15, затем добавляли кубовый остаток перегонки технического этилового спирта, при этом содержание воды в карбюризаторе было 20, содержание 45 карбамида 29, остальное кубовый остаток, а содержание трилона снижалось до 0,08% °

Нитроцементацию проводили при

900 С в течение 3,5 ч с последующей закалкой в масле. Твердость слоя повысилась до НКС =66,0 против HRC = 64,5 при обработке по прототипу, исключено местное разьедание тонких формирующих граней, связанное с попаданием сернистых соединений на поверхность матриц, Одновременно исключено поступление в атмосферу цеха через соединения механического вакуумного насоса сернистых соединений, увеличился срок службы механического насоса, происходивший вследствие корроэионного действия сернистых соединений на плунжерные пары насоса износ не наблюдался в течение 2410 ч работы.

Стоимость карбюризатора в сравнении с прототипом уменьшилась на 40 .

После обработки резцов расточных с корпусами-державками из стали

38ХС и рабочей частью из сплава

ВК-80М твердость державки была в пределах НВСэ=52-56 по поверхности, при глубине слоя, полученной в течение 2 ч О, 28-0, 33 мм, а твердость сердцевины после охлаждения в масле была 44-45 ед, HRC9,. Свойства режущих кромок твердого сплава также были вьппе, чем при обработке по прототипу в 1,3 раза.

Испытания показали, что снижение количества карбамида и кубового остатка при увеличении количества воды приводят к ухудшению свойств диффузионных слоев, в частности развивают т окисление поверхности нежелательное

u для малолегированных сталей. Повышение количества трилона-Б и карбамида при снижении количества воды и кубового остатка приводят к снижению скорости науглероживания вследствие развития внутреннего окисления применительно к высоколегированным высокохромистым сталям.

Таким образом, выбранный состав экономичен, эффективен и применим на термических участках различных машиностроительных предприятий при минимальных затратах на компоненты, исключено загрязнение окружающей атмосферы.

Формула и з обретения

Карбюризатор для газовой нитроцементации стальных деталей, преимущественно для вакуумной нитроцементации легированных сталей, содержащий карбамид, воду, натрийсодержащий компонент, отличающийся тем, что, с целью снижения стоимости и улучшения условий труда, а также повьппения качества слоя за счет увеличения его микротвердости, он дополнительно содержит кубовый остаток этиловых спиртов, а в качестве нат1507860

5 рийсодержащего компонента трилон-Б при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Трилон

Вода

Карбамид

Кубовый остаток этиловых спиртов

15-25

29-36

-Б О, 08-0, 15

Вещество

Остальное

Таблица 1

Содержание элементов, мас.%

Соотношение С/О

Кисло- Угле" род род

Водород Азот

Трилон-Б

С оНЭО о)Ма И 43,5

Карбид (ЫН ) Co 26,7

Кубовый остаток

С НЕОН 34,5

Триэтаноламин (C N OH) 9N

Метилацетат

3 С 3

360 2р2 78 083

6 6 46 7 О 75

130 — 15

20,0

52,5

32, 2 48,3

10,1 9,4

8,6

43, 2 48,6

1,12

Т аблица 2

Состав Содержание компонентов, %

Относительная стоимость

Вяэкостьу сСт

Три- Вода Карб- Кубовый лон-Б амид остаток

Глубина, мкм

Но Ф9 слоя,Предложенный

850-870 430-480 0,6-0, 7

2,6-3,7

790-830 380-410 0,6-0,7

800-809 280-310 1,1-1,2

2, 1-4,5

Опытный

5,7-8,5

Аналог

1,3-1,5 812-825 140-170 1 0

Прототип Гипо- 27 сульфит

16,0

П р и м е ч а н и е, Штампы, сталь 4Х5МФС, 1020 C 1,5 ч, охл. масло, отпуск 580 С, 4 ч, нитроцементация в процессе нагрева для закалки.

0,08

0,12

0,15

0,08

О, 15

0,07

0,16

14

29

32

36

36.

36

28

37

Тризта ноламин

55,92

47,88

38, 84

38,93

48, 85

57,93

36, 84