Способ газовой цементации деталей из конструкционных легированных сталей

 

Изобретение может быть использовано в машиностроении при цементации деталей из конструкционных сталей. Цель изобретения - интенсификация процесса насыщения. В течение процесса цементации производят циклическое изменение углеродного потенциала от 0,3-0,5% С до 0,8-1,0% С при продолжительности насыщения в верхнем и нижнем значениях 8-10 мин. Это позволяет увеличить толщину цементованного слоя приблизительно на 20%. 2 табл., 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1 А1 (l92 (11) (бо 4 С 23 С 8/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2 1) 4347772/23-02 (22) 06.10.87 (46) 07.11.89. Бюл. Y. 41 (71) Научно-производственное объединение по иеханизации, роботизации труда и совершенствованию ремонтного обеспечения на предприятиях черной металлургии "Черметмеханизация" (72) Н.И.Довгий, А.А.Костенко, С.В.Чишко и В.И.Гопка (53) 62 1.785.52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 863713, кл. С 23 С 8/22, 1978.

Изобретение относится к химикотермической обработке и может быть использовано в машиностроении при цементации деталей из конструкционных сталей, легированных в особенности хромом, иолибденом, вольфрамом, ванадием, иарганцем и титаном.

Цель изобретения — интенсификация процесса насьпцения °

На чертеже изображен график зависимости углеродного потенциала от продолжительности пасьпцения.

В течение процесса насыщения производится циклическое изменение углеродного потенциала с верхним постоянным значением 0,8-1,0Х а нижним от 0,3-0,5Х С в начале процесса с постепенным повышением в конце до

0,8-1,0Х С при продолжительности насьпцения в верхнем и нижнем значении углеродистого потенциала 8-10 мин.

2 (54) СПОСОБ ГАЗОВОЙ ПЕМЕНТАПИИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ КОНСТРУКЦИОННЫХ ЛЕГИРОВАННЫХ

СТАЛЕЙ (57) Изобретение может быть использовано в машиностроении при цементации деталей иэ конструкционных сталей. Цель изобретения — -интенсификация процесса насьпцения. В течение процесса цементации производят циклическое иэиенение углеродного > потенциала.от 0,3-0,5 до 0,8-1,0Х С при продолжительности насьпцения в верхнем и нижнем значениях 8-10 мин.

Это позволяет увеличить толщину цементованного слоя приблизительно на

20Х. 1 ил. 2 табл.

Циклическое изменение углеродного потенциала с выдержкой при граничных его значениях позволяет затормозить процесс образования карбидной пленки на поверхности детали за счет периодического повышения и понижения углеродного потенциала и в то же время увеличить скорость диффузионного процесса углерода в сталь путем периодического увеличения концентрации углерода между поверхностью детали и углеродсодержащей средой, что сокращает продолжительность процесса цементации.

Верхнее значение углеродного потенциала при циклировании в начальный период цементации 0,8-0,1Х С определяют иэ условия поддержания значительного градиента концентрации углерода и снижения вероятности образования карбидной пленки на поверх15201 41

30 ности за счет выдержки в течение определенного времени. При большем значении углеродного потенциала вероятность образования карбидной плен5 ки возрастает, при меньшем градиент концентрации углерода между поверхностью стали и атмосферой уменьшается, что снижает процесс диффузии углерода в сталь. В конце процесса поддержание углеродного потенциала

0,8-1,0% С определяет оптимальное сочетание механических свойств.

Нижнее значение углеродного по-! тенциала при циклировании в начале процесса 0,3-0,5% С определяют из условия протекания диффузии углерода в сталь и наименьшей вероятности образования карбидной пленки на поверхности детали. Меньшее значение углеродного потенциала не обеспечивает процесс цементации, поскольку градиент концентрации углерода между поверхностью и атмосферой равен О.

Большее значение углеродного потенциала в течение длительного времени ведет к образованию карбидной пленки на поверхности детали. Постепенное повышение нижнего значения углероднего потенциала при циклировании от 0,3-0,5% С в начале процесса до

0,8-1,0% С к концу определяется условием протекания диффузионного процесса, снижением вероятности образования карбидной пленки и конечным содержанием углерода в поверхностной зоне.

Ведение процесса цементации при граничных значениях углеродного потенциала определяется и продолжительностью насыщения в верхнем и нижнем значениях углеродного потенциала.

Длительность насыщения в течение 8-!

О мин определяют из условия снижения вероятности образования карбидной пленки на поверхности и поддержания значительного градиента концентрации углерода. Увеличение продолжительности более 10 мин в верхнем значении углеродного потенциала ведет к повышению вероятности образования .50 карбидной пленки и к увеличению длительности цементации при нижнем значении углеродного потенциала. Дли— тельность насыщения менее 8 мин при верхнем значении углеродного по- 55 тенциала уменьшает продолжительность процесса, при котором скорость диффузии углерода в сталь повышена и приводит к большей вероятности образования карбидной пленки при нижнем значении углеродного потенциала, потому что вероятность образования карбидной пленки определяется и длительностью насыщения при нижнем значении углеродного потенциала, поскольку за ним следует процесс с углеродным потенциалом 0,8-1,9% С.

Пример. Цементацию деталей и образцов из стали 18Х?Н4ВА проводят в шахтной печи в газовой атмосфере при 930-950 С в течение 8 ч.

При достижении этой температуры в печь подают природный газ в количестве, необходимом для создания углеродного потенциала 0,3-0,5%С,.и выдерживают 8-10 мин. Затем увеличивают подачу газа, повышая углеродный IIG тенциал до 0,8-1,0Х С. После выдержки 8-10 мин уменьшают подачу газа, понижая углеродный потенциал до значения, соответствующего постепенному повышению его от 0,3-0,5 до 0,8—

1,0Х С, и выдерживают 8-10 мин. Затем снова увеличивают подачу газа, создавая углеродный потенциал 0,81,0% С, и выдерживают 8-10 мин. Цикл повторяют в течение всего процесса цементации. Количество циклов составляет 20.

После цементации производят закалку и низкий отпуск, В той же печи производят цементацию по известному способу с постепенным повышением углеродного потенциала от 0,3-0 5 до 0,8-1,0Х С в конце saдержки, которая составляет 8 ч.

В табл.1 приведены результаты, полученные при осуществлении предлагаемого и известного способов.

При осуществлении цементации длительность изменения углеродного потенциала при переходе от одного значения к второму составляет 0,5-3 мин в зависимости от градиента предельных значений углеродного потенциала.

Как видно из табл.1, применение предлагаемого способа позволяет увеличить толщину цементованного слоя на 20%.

Данные табл.2 показывают, что характеристики цементованного слоя при цементации с параметрами, выходящими эа пределы ниже значений, полученных по предлагаемому способу.

5 1520

Формула изобретения

Способ газовой цементации деталей из конструкционных легированных сталей, включающий диффузионное насьпцение с повьппением углеродного потенциала от 0,3-0,5 до 0,8-1,0Х С, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью

Таблица1

Толщина слоя., мм

Способ

До содержания До значения

074Х С твердости

Н =550 кг/мм

1,50

1,20

1,40

1, 15

Пр едл аг аемый

Известный

Таблиц ° 2

Технологические паранетры ценентвцни

Опыт дарнвнне углерода ° I, нв глубине, Инкротвердость, xt/íì (8 о); на глубина

1,0 нн

Значение углеродного потенциала

2 С одолкительность выдеркки при граичных значениях

0,5

Верхний предел Нинино предел леродного понциала, нин

750

0i4

0,82

3-5

Постоянеый

О,В-1,О

620

0,39

0,35

0,81

0,79

13"! 5

8-10

То ие и

680

0,37

0tS0

8-10

С постояииьвч попивенивн от 1,3-1,5 до О,В-1,О

Постолню и

0>8-1,О

950

0,52

1,0

8-10

5 (предлагаемый) 6 (нелестный) 0,44

780

0,86 в.с (а а

Составитель И.Дашкова

Редактор И.Дербак

Техред Л.Сердюкова Корректор B.Ãèðÿÿê

Заказ 6727/31 Тираж 942 Подписное

ВЙИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". r.Óõãoðàä, ул. Гагарина,101

С цостепеннын повьюениеи от

0,3-0,5 до

О, 8-1 ° О

То не

Постоянный

0,3-0,5

С постепен ын поеьамниеы от

0;3-0 ° 5 до

0,8-1>0

141 6 интенсификации процесса насыщеният изменение углеродного потенциала производят циклически с постоянным верхним значением углеродного потенциала при продолжительности насыщения в верхнем и нижнем его значениях 810 мин.

Характеристики ценентояаиного слоя

1 1