Состав обмазки для твердого цианирования стальных изделий

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2250930:

Курская государственная сельскохозяйственная академия им. проф. И.И. Иванова (RU)

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов, в частности к составам паст, применяемых для цианирования деталей оборудования на предприятиях машиностроительной и металлургической промышленности. Предложенный состав содержит 50-55 карбамида и 50-45 мас. ч. сажи. Техническим результатом изобретения является создание состава, обеспечивающего получение упрочненных слоев, обладающих высокой микротвердостью и износостойкостью. 2 табл.

Известен способ твердого цианирования с применением смеси следующего состава: 60-70% древесного угля и 30-40% желтой кровяной соли. Интенсивная диссоциация цианистых солей начинается в твердом состоянии при 540-560°С (Геллер Ю.А. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 1975, с.489-490). Недостатком данного процесса является дороговизна азотсодержащего компонента - желтой кровяной соли, а также его токсичность.

За прототип взят способ с применением смеси следующего состава: 70% желтой кровяной соли, 20% сажи, 5% мела и 5% соды. Интенсивная диссоциация цианистых солей начинается при расплавлении при температуре 650°С (Долженков В. Н. Цианирование улучшаемых сталей в пастах: Диссертация канд. техн. наук. Курск: КурскГТУ, 2001, 127 с.). Недостатком данного процесса является дороговизна азотсодержащего компонента - желтой кровяной соли, его токсичность, а также относительно высокая температура процесса по сравнению с другими низкотемпературными процессами.

Предлагается обмазка для твердого цианирования на основе карбамида (мочевины) и сажи.

Состав обмазки готовят следующим образом. Гранулы мочевины перемалывают и смешивают с сажей, потом в смесь вводят органический клей.

Деталь покрывают окунанием, возможно нанесение состава кистью. Состав обладает высокой адгезией и липкостью, поэтому нет необходимости в дополнительной смазке для нанесения состава.

Действие обмазки для цианирования стальных изделий происходит следующим образом: карбамид при нагревании разлагается с выделением атомарных азота и углерода, которые диффундируют в поверхностный слой стали. Недостаток атомарного углерода восполняется наличием в составе обмазки сажи.

При применении предлагаемого состава происходит резкое увеличение глубины диффузионного слоя до 800-850 мкм при t=550°C.

В табл. 1 и 2 представлены примеры предлагаемого состава обмазки для цианирования стальных изделий (мас. ч) и результаты обработки состава.

Процесс насыщения образцов из стали 40 методом обмазки проводят в печном нагреве при t=550°C. Продолжительность нагрева составляет 4 ч. Толщина обмазки σ=3-5 мм.

Микротвердость измеряли с помощью прибора ПМТ-3 при нагрузках 0,49-1,96 Н.

Таким образом, оптимальным составом является состав из карбамида и сажи при следующем соотношении, мас. ч.: карбамид - 50 - 55; сажа 50-45.

Если карбамида менее 50 мас. ч., то уменьшается глубина диффузионного слоя за счет недостачи внедряемого азота, что ведет к затруднению внедрения углерода. Если карбамида более 60 мас. ч., то уменьшается глубина диффузионного слоя из-за недостачи углерода.

Применение предлагаемой обмазки для твердого цианирования экономически эффективно, так как она включает в состав дешевые компоненты - карбамид и сажу. Процесс нитроцементации протекает при температуре 550°С в течение 4 ч, что также ведет к экономии, так как снижается потребление электроэнергии. Полученные упрочненные слои обладают высокой микротвердостью 1200 HV и износостойкостью. Все это позволяет использовать твердое цианирование в обмазке на карбамидно-сажевой основе в народном хозяйстве для ремонта и упрочнения поверхностей деталей машин.

Таблица 1
Состав	Карбамид, мас. ч.	Сажа, мас. ч.
1	10	90
2	20	80
3	30	70
4	40	60
5	50	50
6	55	45
7	70	30
8	80	20
9	90	10
10	100	-
11	-	100

Таблица 2
Состав	Глубина диффузионного слоя, мкм	Твердость, HV
1	-	400
2	8	450
3	150	460
4	320	730
5	830	1200
6	610	1100
7	500	1100
8	450	970
9	370	720
10	350	460
11	-	400

Состав обмазки для твердого цианирования среднеуглеродистых сталей, содержащий сажу и азотсодержащий компонент, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего компонента он содержит карбамид при следующем соотношении компонентов, маc. ч.: карбамид 50-55, сажа 50-45.

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке углеродистых и легированных сталей и изделий из них, и может найти применение в автотракторостроении, ремонте и восстановлении двигателей пар трения в условиях машиностроительных предприятий серийного и опытного производств, а также в инструментальных производствах большинства отраслей промышленности.

Способ упрочнения режущего и формообразующего инструмента из теплостойких хромистых сталей // 2205892

Изобретение относится к области металлургии, в частности к химико-термической обработке деталей и инструментов, и может найти применение в машиностроении, инструментальной промышленности.

Состав обмазки для цементации и нитрооксидирования деталей из легированных сталей и титановых сплавов // 2025540

Состав для цианирования стальных деталей и способ его приготовления // 1794105

Способ упрочнения стальных деталей // 1164290

Б пi ьр,!5-т?5~г|"^ ?lf«oriijiilcriyu // 397565

Способ цианирования стальных изделий с применением паст // 166720

Способ химико-термической обработки инструмента из быстрорежущей стали // 122158

Нитроцементация легированной стали // 110986

Смесь для нитроцементации сталей // 77049

Способ химико-термической обработки деталей электромагнитных клапанов из магнитомягкой стали // 2253692

Изобретение относится к области металлургии, в частности к термической и химико-термической обработке деталей из магнитомягкой высокохромистой стали, используемой для изготовления корпусов, магнитопроводов, сердечников электромагнитных клапанов подачи рабочих газов в электрических реактивных двигателях малой тяги

Способ нитроцементации металлов в пастах // 2254396

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов и сплавов, в частности к процессам скоростной нитроцементации в пастах

Состав для нитроцементации изделий из легированных сталей // 2314363

Изобретение относится к области металлургии, в частности к химико-термической обработке деталей, оснастки и инструмента

Способ химико-термической обработки деталей пар трения из сталей // 2330100

Изобретение относится к области металлургии, в частности к химико-термической обработке деталей с формированием диффузионных и поверхностных слоев с повышенной износостойкостью и высокой прирабатываемостью в условиях трения металла о металл, и может быть использовано в машиностроении

Способ химико-термической обработки сталей в порошковых смесях // 2348736

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам химико-термической обработки сталей, и может быть использовано в машиностроении для упрочнения стальных мелкоразмерных деталей и инструмента

Способ изготовления мелкоразмерного инструмента из титановых сплавов // 2378411

Изобретение относится к области металлургии, в частности к изготовлению упрочняемого химико-термической обработкой концевого инструмента из титановых сплавов, предназначенного для шлифования, резания и доводки прецизионных деталей из мягких термостойких керамик, и может быть использовано в приборостроении, электронике и ювелирном деле

Способ карбонитрирования деталей из высокохромистых сталей // 2463381

Изобретение относится к области металлургии, в частности к химико-термической обработке деталей, инструмента, оснастки в твердых карбюризаторах

Способ нитроцементации деталей из штамповых сталей // 2501884

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов и сплавов, может быть использовано для поверхностного упрочнения деталей машин и инструмента из штамповых сталей в машиностроительной, металлургической, химической, инструментальной и других отраслях промышленности. Способ нитроцементации деталей из штамповых сталей включает приготовление пасты смешиванием, нанесение пасты на детали и нагрев с выдержкой. При смешивании пасты в нее дополнительно вводят пастообразователь - нитроцеллюлозный лак НЦ 222 и газовую сажу ДГ-100 при следующем соотношении компонентов, мас.%: железосинеродистый калий K4Fe(СN)6 - 20-30, нитроцеллюлозный лак НЦ 222 - 15-20, газовая сажа ДГ-100 - остальное. Нагрев проводят до температуры 680°C с выдержкой при этой температуре в течение 3 часов, затем детали охлаждают в масле и подвергают низкому отпуску при температуре 200°C в течение 2 часов. Обеспечивается повышение пластичности нитроцементованных диффузионных слоев и ударной вязкости, что приводит к повышению эксплуатационной стойкости штампа. 1 табл., 1 пр.

Карбюризатор для цементации изделий из низкоуглеродистой стали // 2561552

Изобретение относится к области цементации стальных изделий и может быть использовано для поверхностного упрочнения деталей машин и механизмов путем их термообработки в среде твердого карбюризатора. Карбюризатор для цементации изделий из низкоуглеродистой стали содержит высокодисперсную сажу в виде побочного продукта неполного сгорания природного газа в газоиспользующем теплогенерирующем оборудовании газораспределительных и компрессорных станций магистральных газопроводов, чугунную стружку со средним размером гранул 0,5 мм и карбонат бария, при следующем соотношении компонентов, мас.%: высокодисперсная сажа - 80, чугунная стружка - 10 и карбонат бария - 10. Обеспечивается требуемое диффузионное насыщение стальных изделий углеродом, достигается равномерность глубины слоя по площади изделия и снижаются энергетические затраты. 3 табл., 2 пр.

Способ нитроцементации деталей из штамповых сталей // 2574943

Изобретение относится к химико-термической обработке конструкционных и инструментальных сталей и может быть использовано для поверхностного упрочнения деталей машин и инструмента в машиностроительной, металлургической, химической, инструментальной и других отраслях промышленности. Способ нитроцементации деталей из штамповых сталей включает приготовление пасты путем смешивания железосинеродистого калия K4Fe(CN)6 и газовой сажи ДГ-100, нанесение пасты на изделие, нагрев с выдержкой, охлаждение в масле и низкий отпуск. При приготовлении пасты в нее дополнительно вводят бентонит и маршалит при следующем соотношении компонентов, мас.%: железосинеродистый калий K4Fe(CN)6 - 24-34, бентонит - 12, маршалит - 24, газовая сажа ДГ-100 - остальное, а в качестве пастообразователя используют поливинилацетатную эмульсию, приготовленную из клея ПВА (ГОСТ 18992-80) - 50%, метанола или этанола - 10% и воды - 40%. Нагрев проводят в нейтральной соляной ванне при следующем соотношении компонентов, мас.%: NaCl-50, Na2CO3-40, NaOH-10, при температуре 600-750°C с выдержкой при этой температуре в течение 0,5-3 часов. Затем образцы охлаждают в масле и проводят низкотемпературный отпуск при температуре 150-200°C. Обеспечивается повышение скорости нитроцементации и снижение трудоемкости процесса, расширение температурного интервала, повышение равномерности нагрева деталей и повышение экологической безопасности. 1 пр.