Способ химико-термической обработки деталей из низкоуглеродистых электротехнических сталей

 

Использование: металлургия, в частности способы химико-термической обработки стальных деталей в газовых средах; может быть использовано в машиностроении, агрегатостроении для изготовления прецизионных деталей. Сущность изобретения: детали из низкоуглеродистых электротехнических сталей, подвергают нагреву до 800-900^oС, изотермической выдержке в течение 1,5-2,5 ч и охлаждению в воздушной атмосфере, с последующей изотермической выдержкой при 560-590^oС в течение 60-90 мин в аммиаке с охлаждением в этой же среде. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке (ХТО) в газовых средах, и может быть использовано в машиностроении, агрегатостроении для изготовления прецизионных деталей, изготовленных из низкоуглеродистых электротехнических сталей.

Известен способ химико-термической обработки изделий из электротехнических сталей (авт. св. СССР N 1417494, кл. С 23 С 8/24, 1985) заключающийся в нагреве до 800-900^oС с последующей изотермической выдержкой при этой температуре в замкнутом объеме воздуха, при этом азотирование совмещают с охлаждением, которое проводят в потоке аммиаке. Поскольку процесс азотирования реализуется при температуре от 800-900 до 400-450^oС, структура сформированной нитридной зоны включает расположенную за сплошной зоной светлой травимости (ε, ε+γʹ, γʹ фазы) сплошную зону темной травимости (эвтектоид α+γ_изб). Значительная глубина нитридной зоны, сформированной по известному способу ХТО (35-65 мкм) на обрабатываемых деталях, а также эвтектоидный распад γ-фазы при понижении температуры (ниже 591^oС) приводит к низкой пластичности азотированного слоя, значительным деформациям обрабатываемых деталей.

Наиболее близким к изобретению является способ химико-термической обработки деталей из низкоуглеродистых электротехнических сталей, заключающийся в нагреве в воздушной атмосфере до 800-900^oС, изотермическую выдержку в течение 1,5-2,5 ч и охлаждение в потоке с регламентированной скоростью, при этом охлаждение проводят в два этапа: на первом со скоростью 4-5 град/мин в среде воздуха и аммиака в соотношении 5-15 об. и 85-95 об. соответственно, до 520-560^oС с последующей выдержкой в течение 25-40 мин в этой же среде, а на втором со скоростью 7,5-8,5 град/мин в среде, состоящей из воздуха и аммиака в соотношении 15-25 и 75-85 об. соответственно. Значительная глубина оксинитридной зоны (25-30 мкм), сформированная по известному способу ХТО, а также протекание аналогичных фазовых превращений в азотированном слое в области температуры 591^oС приводит к низкой пластичности азотированного слоя, значительным деформациям обрабатываемых деталей. Это ограничивает использование известного способа ХТО в производстве прецизионных деталей, например, деталей магнитопроводов электромагнитных клапанов, к которым предъявляются жесткие требования по минимальной деформации деталей после ХТО, возможности пластической деформации азотированного слоя без разрушения сплошности слоя (появления трещин).

Цель изобретения снижение деформации обрабатываемых деталей, повышение пластичности азотированного слоя при сохранении высоких коррозионных и магнитных свойств деталей.

Цель достигается тем, что в способе химико-термической обработки деталей из низкоуглеродистых электротехнических сталей, включающем нагрев до 800-900^oС, изотермическую выдержку в течение 1,5-2,5 ч и охлаждение в воздушной атмосфере с последующей изотермической выдержкой в аммиакосодержащей среде и охлаждением, последующую выдержку проводят при 560-590^oC в течение 60-90 мин в аммиаке с охлаждением в этой же среде.

В предлагаемом способе ХТО максимальная температура азотирования не превышает 591^oС, а значит отсутствуют условия для фазовых превращений в азотированном слое, определяющие в значительной степени уровень деформации обрабатываемых деталей.

При увеличении продолжительности изотермической выдержки процесса азотирования более 90 мин увеличивается глубина нитридной зоны, что ухудшает пластичность азотированного слоя.

При температуре азотирования менее 560^oС и продолжительности изотермической выдержки менее 60 мин глубина сформированной зоны недостаточна для надежной коррозионной защиты обрабатываемых деталей.

Сопоставительный с прототипом анализ показывает, что предлагаемый способ ХТО отличается тем, что последующую выдержку проводят при 560-590^oС в течение 60-90 мин в аммиаке с охлаждением в этой же среде.

Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

В известных способах химико-термической обработки сталей не обнаружены признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемый способ от прототипа, следовательно, предлагаемое техническое решение не соответствует критерию изобретения "существенные отличия".

Пример. Обрабатываемые детали из низкоуглеродистой электротехнической стали 20880 загружают в контейнер, герметично закрывают его и помещают в муфель печи. Производят нагрев до температуры отжига изделий 850^oС, причем расширяющийся от возрастания температуры воздух вытесняется из контейнера в атмосферу по магистрали отвода газов через обратный клапан. По достижении температуры отжига производят изотермическую выдержку в течение 120 мин, по окончании которой производят охлаждение деталей до 575^oС со средней скоростью 4,5 град/мин.

Затем включают подачу в рабочее пространство контейнера аммиака с его расходом, обеспечивающим степень диссоциации аммиака 40 Производят изотермическую выдержку при данных условиях в течение 75 мин, по окончании которой осуществляется дальнейшее охлаждение деталей в потоке аммиака со средней скоростью 8,0 град/мин до 100^oC. Производят продувку контейнера азотом и последующую разгерметизацию контейнера.

Результаты исследований стали 20880, обработанной по известному и предлагаемому способам ХТО, приведены в таблице.

Использование предлагаемого снижает на 28-52 деформацию обрабатываемых деталей, повышает пластичность азотированного слоя на 38-50 при сохранении требуемых магнитных и коррозионных свойств материала.

Формула изобретения

Способ химико-термической обработки деталей из низкоуглеродистых электротехнических сталей, включающий нагрев до 800 900^oС, изотермическую выдержку в течение 1,5 2,5 ч и охлаждение в воздушной атмосфере с последующей изотермической выдержкой в аммиакосодержащей среде и охлаждением, отличающийся тем, что, с целью снижения деформации обрабатываемых деталей и повышения пластичности азотированного слоя при сохранении высоких коррозионных и магнитных свойств деталей, последующую выдержку проводят при 560 590^oС в течение 60 90 мин, в качестве аммиакосодержащей среды используют аммиак, а охлаждение проводят в этой же среде.

РИСУНКИ

Рисунок 1