Способ газовой цементации изделий из сплавов железа
COIO3 СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСГ2УБЛИК гете С 23 С 8/20
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
"20 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OT КРЫТИЯМ
П- VI ГКНТ СССР
ОГ2ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
K АВТ ..(Рг" КОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ (2 1) 4647798/02 (22) 30. i2 88 (4 G) 3 0.О.".", 9 I . ь юл, .: е- 2 0 (71) В сесоюзн ый научно-исг ледсвательский. и рсе ктно- онструкторскеей-: и технологический инс ге: тут "-rexò отермического оборудова "2õ ÿ (72) С,З.Васильев, И,И,Мо-ергойз и
2О I-I те л - 2 2 ю к (53) 621.785.52(088,8, (56) Лахтин Ю, г,1... Арзамасов Б,Н. Химикотермическая обраоотка металлов. М.: Металлургияя, 1985, с. ". 06-1 1, (54) СПОСОБ ГАЗОВОЙ ЦЕМЕНТАЦИИ ИЗ,ДЕЛИЙ ИЗ СПЛАВОВ ЖЕЛЕЗА (57 Изобретение относится к области металлургии, в частности, к химико-термической ооработке, а именно к процессам газовой цементации, и може-; быть использовано в машиностроенли, автомобиле-и авиастроении, приборостроении и других отраслях промышленности для поверхностного упроИзобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к процесса газовой цементации, и может быть использовано в машиностроении, автомобиле-и авиастроении, приборостроении и других отраслях народного хозяйства для поверхностного упрочнения изделий из сплавов железа.
Цель изобретения — интенсификация процесса, повышение качества цементации за счет равномерного распределения углерода по глубине.
Способ газовой цементации изделий иэ сплавов железа включает выдержку при 950. Ы„1652375 Al чнения изделий из сплавов железа. Цель— интенсификация процесса и повышение качества цементации за счет равномерности распределения углерода по глубине. Способ газовой цементации изделий включает выдержку при 950-1150 С подачу газовой смеси, содержащей углеводород и диоксид углерода в соотношении 1:(1-4), внутрь объема насыгцения по металлическому тракту с вращающимися частями, в которые помещен никельсодержащий катализатор, подачу газовой смеси и циркуляцию газовой смеси через цементирующую садку, на вращающихся частях металлического тракта поддерживают температуру 0,88-0,93 температуры обьема насыщения изменением расхода газовой смеси. В результате использования способа улучшается качество цементации за счет увеличения скорости науглероживания в 2 и более раэ и, соответственно, производительность установки и на
7-10;ь улучшается распределение углерода по глубине цементованного слоя, 2 табл.
1150 С, подачу газовой смеси, содержащий углеводород и диоксид углерода в соотношении 1:(1-4), внутрь обьема насыщения по металлическому тракту с вращающимися частями, в которые помещен никельсодержащий катализатор, и циркуляцию газовой смеси через цементуемую садку, при этом на вращающихся частях металлического тракта поддерживают температуру 0,88-0,93 температуры обьема насыщения изменением расхода газовой смеси.
Способ осущесевляется следующим образом.
1652375
В объем насыщения углеродом загружают изделия из сплавов железа. Нагрев до температуры цементации осуществляют нагревательными элементами, По достижении в объеме насыщения 750 С по металлическому тракту, заполненному никельсодеожащим катализатором, подают газовую смесь углеводорода и диоксида углерода в соотношении 1:(1-4). В качестве углеводорода используют газообразные углеводороды; метан (СН4), пропан СзНэ), бутан (С4Н о) и их смеси, э в качестве никельсодержащего катализатора — его окислы, которые на начальной стадии конверсии восстанавливаются до металлического никеля, Использование никельсодерджащего катализатора и введение диоксида углерода способствуют ускорению конверсии углеводорода и получению контролируемой атмосферы с полностью отсутствующим балластом — азотом, что приводит к повышени:о науглероживающих и восстановительных свойств атмосферы.
Взаимодействие углеводорода и диоксида углерода протекает с поглощением тепла, за счет этого происходит охлаждение вращающихся частей металлического тракта. Температуру вращающихся частей металлического тракта на уровне 0,88-0,85 температуры объема насыщения поддерживают регулированием скорости подачи в него газовой смеси.
Эксперименты проводили на полупромы шленном стенде.
Стенд представляет собой шахтную безмуфельную электропечь с открытыми нагревателями, снабженную вентилятором на крыше электропечи, направляющим аппаратом в виде стенок корзины для загрузки деталей и тарельчатого насадка на крыльчатку вентилятора с отверстием в центральной части, системой подвода газовой смеси и удаления избыточной атмосферы.
В качестве системы подвода газовой смеси используют модернизированную за счет установки дополнительной обводной линии на газодувке и ротаметра на выходе газосмесител ьную аппаратуру установки
3Н-16.
Процессу цементации подвергали садку массой 200 кг деталей из стали 12ХНЗ. Газовый анализ атмосферы стенда осуществляли посредством газоанализаторов
ОА-5501 (содержание СОД, ГИАМ-5 (содержание C0), хроматографа "Газохром" (содержание Н ), а также ВТИ-2. В процессе цементации через 1-3 ч осуществляли измерение углеродного потенциала прямым методом (метод фольги).
Формула изобретения
Способ газовой цементации изделий из сплавов железа, включающий выдержку при
950-1150" (., подачу газовой смеси внутрь обьема насыщения по металлическому тракту с вращающимися частями и циркуляцию смеси через цементуемую садку, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью интенсификации процесса и повышения качества цементации за счет равномерности распределения углерода по глубине, в качестве газовой смеси используют углеводород и диоксид углерода в соотношении 1:(1-4), а внутрь вращающихся частей металлического тракта помещают никельсодержэщий катализатор и на вращающихся частях металлического тракта поддерживают температуру 0,88-0,93 температуры объема насыщения изменением расхода газовой смеси
Для определения скорости насыщения, послойного химического анализа цементованного слоя по определению распределения содержания углерода по глубине
5 проводили металлогрэфические исследования, Результаты представлены в табл.1.
В таблице равномерность распределения углерода по глубине слоя цементации
10 характеризуется отношением а: — 100 o
С где С* — содержание углерода в поверхностном слое;
С1 — содержание углерода на глубине, равной 1/3 толщины слоя цементации от поверхности металла.
В табл.2 представлены данные по скорости науглероживания и равномерности распределения углерода в зависимости от различного соотношения углеводорода и диоксида углерода, Из табл.1 и 2 следует, что при запредельных значениях интервалов числовых значений величин качество процесса цементации ухудшается в несколько раз, По сравнению с известным предложенный способ обеспечивает увеличение в два и более раз скорости науглероживания или, соответственно, производительности установки; улучшение на 7-10 распределения углерода по глубине цементованного слоя.
Кроме того, в рабочем пространстве печи образуется контролируемая атмосфера с высокими науглероживающими и восстановительными свойствами при полном отсутствии балластного азота.
1652375
Таблица 1
ИсхОдныЙ газ
Пример тт то.н
Извес соб тный спо
0,08
950
0,87
0,12
0,19
24 0,46
0.41
Температура обьема насыщения
to.H, С
930
* Неудовлетворительное качество
Температура вращающихся частей t т, С
921
907
925
0,97
0,97
0,97
0,99
88
91
93
Скорость науглероживания, ммlч
0,05
0,07
0,05
0,07
0,24
0,26
0,25
0,08
0,43
0,44
0,43
0.13
6,0
6,3
6,1
0,20
Равномерность распределения углерода по глубине слоя а, 19
24
22
5
6
6
5
5
26
1652375
Таблица 2
1т
Ео.н
950
827
0,87
0.07
1050
915
0,87
0,09
1150
1000
0,87
0,18
950
827
0,87
0,03
870
950
0,92
0,11
893
0,94
0,04
1050
150
0,94
0,91
0,12
0,13
37
° * Качество неудовлетворительное.
** Изделия покрыты плотным слоем сажи.
*** Окисление поверхности изделий.
Составитель Н,Сункина
Редактор Л,Веселовская Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор М.Демчик
Заказ 1 т49 Тираж 571 Подписное
ВН ИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 101 мперара объема сыщения, о о.н, С
950 050
1050
l150
Температура вращающихся частей тракта
l,T,ОС
837
893
976
986
1012
1080
0,88
0,92
0,93
0,94
0,88
0,91
0,93
0,94
0,88
0,91
0,93
0,94
Скорость науглероживания, мм/ч
0,23
0,25
0,25
0,07
0,41
0,43
0,42
0,10
5,90
6,20
6,10
0,19
Равномерность распределе ния углерода по глубине слоя а,, 6
5
5
6
6
5
