Способ ионного азотирования стали

Изобретение относится к области химико-термической обработки, а именно вакуумному ионно-плазменному азотированию, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения для повышения надежности и долговечности широкого ассортимента деталей машин и инструмента. Способ азотирования стальных изделий в тлеющем разряде включает вакуумный нагрев изделий, являющихся катодом, в плазме азота повышенной плотности. Плазму азота повышенной плотности формируют в прикатодной области пучком сгенерированных и ускоренных вспомогательным анодом электронов. Электроны, вылетающие из электронной пушки, направляют к аноду и к вспомогательному аноду, создавая электронный газовый поток, обеспечивающий столкновение электронов с нейтральными частицами и поддерживание существования плазмы. Скоростью движения электронов управляют посредством вспомогательного анода, подключенного к собственному источнику питания. Интенсифицируется процесс азотирования, повышается контактная долговечность и износостойкость упрочненного слоя. 1 ил.

 

Изобретение относится к области химико-термической обработки, а именно вакуумному ионно-плазменному азотированию, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения для повышения надежности и долговечности широкого ассортимента деталей машин и инструмента, а также позволяет интенсифицировать процесс азотирования.

Известен способ (патент РФ №2058421, кл. С23С 8/36. 20.04.96) азотирования деталей из конструкционных легированных сталей, включающий высокотемпературное ионное азотирование, закалку с температуры полного растворения нитридных фаз, отпуск, чистовую механическую обработку и низкотемпературное ионное азотирование на глубину не менее глубины деазотированного слоя.

Недостатком аналога является сложность оборудования и технологии, а также необходимость проектирования специального оборудования.

Известен способ низкотемпературного азотирования легированной стали 38ХМЮА в среде аммиака. Насыщение поверхностного слоя азотом проводят при температуре Т=520°С в течение 24 часов (см. Лахтин Ю.М., Арзамасов Б.Н. Химико-термическая обработка металлов. - М.: Металлургия, 1985, с.255).

Недостатком известного способа является то, что при этом не обеспечивается достаточно высокая твердость и износостойкость упрочняющего покрытия.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому, является способ (патент РФ №2276201, кл. С23С 8/36. 10.05.2008) азотирования изделий в тлеющем разряде с эффектом полого катода, включающий азотирование в тлеющем разряде, для осуществления которого проводят вакуумный нагрев изделий в плазме азота повышенной плотности, формируемой между деталью и экраном за счет создания эффекта полого катода.

Недостатком прототипа является распыление и внедрение в азотируемый слой материала сетки полого катода, что снижает твердость получаемого покрытия.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является интенсификация процесса азотирования, повышение контактной долговечности и износостойкости упрочненного слоя.

Задача решается за счет использования способа азотирования стальных изделий в тлеющем разряде, включающего вакуумный нагрев изделий, являющихся катодом, в плазме азота повышенной плотности, и в отличии от прототипа плазму азота повышенной плотности формируют в прикатодной области пучком сгенерированных и ускоренных вспомогательным анодом электронов, при этом электроны, вылетающие из электронной пушки, направляют к аноду и к вспомогательному аноду, создавая электронный газовый поток, обеспечивающий столкновение электронов с нейтральными частицами и поддержание существования плазмы, при этом скоростью движения электронов управляют посредством вспомогательного анода, подключенного к собственному источнику питания.

Кинетическая энергия электронов при соударении с мишенью переходит в тепловую, вызывая тем самым дополнительный нагрев мишени и ускорение процесса азотирования.

Существо изобретения поясняется чертежом, на котором стрелками обозначены электроны.

На чертеже изображена схема реализации способа вакуумного ионно-плазменного азотирования изделий из стали. Схема содержит источник питания 1, электронную пушку 2, катод-деталь 3, вспомогательный анод 6, устройство подачи рабочего газа 4, анод 5.

Пример конкретной реализации способа.

В вакуумной камере устанавливают предварительно очищенные детали, которые подключают к отрицательному электроду. Затем в вакуумной камере создают давление, равное 100-140 Па, после чего вакуумную камеру прокачивают смесью газов (N2 50% - 80%, Ar 25% - 10%, C2H2 25% - 10%) 10 мин, подают рабочее напряжение 400-500 В, ускоряющее напряжение 300-400 В (на вспомогательном аноде). Детали, установленные в вакуумной камере, нагревают до температуры 500-540°С и азотируют в течение 3÷5 часов, затем садку с деталями охлаждают до комнатной температуры под вакуумом и извлекают.

Все процессы проходят в одной вакуумной камере и в одной атмосфере, что позволяет максимально снизить вспомогательное время, затрачиваемое на подготовительные операции, которые связаны с использованием разного оборудования и оснастки.

Преимуществами заявленного способа являются: высокая технологичность процесса, экологическая чистота процесса за счет отсутствия вредных производственных выбросов в атмосферу, простота схемы обработки, не требующая проектирования специальных приспособлений, и сравнительно невысокая стоимость оборудования.

Способ азотирования стальных изделий в тлеющем разряде, включающий вакуумный нагрев изделий, являющихся катодом, в плазме азота повышенной плотности, отличающийся тем, что плазму азота повышенной плотности формируют в прикатодной области пучком сгенерированных и ускоренных вспомогательным анодом электронов, при этом электроны, вылетающие из электронной пушки, направляют к аноду и к вспомогательному аноду, создавая электронный газовый поток, обеспечивающий столкновение электронов с нейтральными частицами и поддерживание существования плазмы, при этом скоростью движения электронов управляют посредством вспомогательного анода, подключенного к собственному источнику питания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу упрочняющей обработки деталей механизмов и машин, штампового и режущего инструмента. .

Изобретение относится к плазменной химико-термической обработке поверхности изделий и может быть использовано в машиностроении. .

Изобретение относится к области химико-термической обработки и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности для поверхностного упрочнения материалов.

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов, в частности к азотированию. .
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к технологии упрочнения и повышения износостойкости инструментов и деталей. .

Изобретение относится к получению изделий из псевдо- или ( + ) титановых сплавов, предназначенных для длительной эксплуатации в парах трения с полимерными или металлическими материалами и биологическими тканями.

Изобретение относится к области термической и химико-термической обработки и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности для поверхностного упрочнения деталей машин режущего инструмента из конструкционных сложнолегированных и инструментальных сталей, работающих при высоких контактных напряжениях и в условиях повышенного износа.

Изобретение относится к области вакуумно-дуговой обработки металлических изделий перед нанесением покрытий и может быть использовано в металлургии, машиностроении и других отраслях.

Изобретение относится к химико-термической обработке, в частности к ионному азотированию. .

Изобретение относится к области химико-термической обработки и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности для высокотемпературного азотирования стальных деталей машин.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в производстве двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам упрочнения металлов в газообразных средах, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения деталей машин.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к химико-термической обработке, в частности к газовому азотированию легированных сталей с применением нанотехнологий, и может быть использовано при изготовлении деталей из легированных сталей, работающих в условиях повышенного износа.

Изобретение относится к химико-термической обработке, а именно к азотированию деталей из конструкционных сталей в газовой среде, и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности.
Изобретение относится к области металлургии сталей, а именно к способам упрочнения металлов, и может быть использовано при изготовлении деталей из коррозионно-стойких сталей.

Изобретение относится к области химико-термической обработки и может быть использовано на предприятиях агрегато- и приборостроения, машиностроения и других отраслей промышленности при изготовлении пар трения.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при упрочнении коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к области химико-термической обработки металлов и сплавов и может быть использовано для интенсификации и регулирования температурно-временных параметров процессов образования защитных (функциональных) диффузионных покрытий с заданными свойствами на металлических конструкционных материалах и изделиях.

Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке и может найти широкое применение в машиностроении, повышая долговечность деталей машин.

Изобретение относится к области машиностроения и может применяться при массовом выпуске стальных деталей с антикоррозионным азотированием. .

Изобретение относится к области металлургии и машиностроения, а именно к комбинированным способам поверхностного упрочнения металлов, и может быть использовано при изготовлении деталей, работающих в условиях изнашивания и знакопеременных нагрузок

Изобретение относится к области химико-термической обработки, а именно вакуумному ионно-плазменному азотированию, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения для повышения надежности и долговечности широкого ассортимента деталей машин и инструмента

Наверх