Способ азотирования длинномерной полой стальной детали


 


Владельцы патента RU 2493288:

Закрытое акционерное общество "Пермская компания нефтяного машиностроения" (RU)

Изобретение относится к обработке поверхности металлического материала и может быть использовано при упрочнении внутренней поверхности длинномерных прецизионных цилиндров скважинных насосов, работающих в условиях абразивного износа. При обработке на наружную поверхность детали наносят защитный медесодержащий слой толщиной от 0,01 мм до 0,1 мм, а диффузионное насыщение внутренней поверхности осуществляют азотированием на глубину не более 0,35 мм. Обеспечивается упрощение способа азотирования длинномерной полой стальной детали и повышение точности геометрических размеров азотированной детали. 1 пр.

 

Изобретение относится к области обработки поверхности металлического материала путем взаимодействия поверхности с ионизированным газом и может быть использовано, например, при упрочнении внутренней поверхности длинномерных прецизионных цилиндров скважинных насосов, работающих в условиях абразивного износа.

Известен способ химико-термической обработки стальных изделий (ЕР 0419675, МПК5 С23С 8/04, опубл. 1991 г.), включающий местную защиту поверхности изделий путем нанесения обмазки, причем предварительно на наружную поверхность изделий наносят слой из синтетической резины, а на него наносят смесь, содержащую, по крайней мере, один элемент, выбранный из группы, включающей буру, оксид бора, жидкое стекло, фриту, металлический порошок или фольгу, и по крайней мере один компонент, выбранный из группы, включающей оксид титана, оксид железа, оксид цинка, тальк, карбонат кальция, силикат, глинозем, окись алюминия, двуокись циркония, окись магния, карбид кремния, графит и каолин, нагрев и диффузионное насыщение в атмосфере газового карбюризатора.

Недостатком такого способа является то, что он может быть использован только при низкотемпературных процессах химико-термической обработки, так как при высокой температуре обработки и длительном времени выдержки, защитный слой из синтетической резины будет выгорать, а нанесенные на его поверхность компоненты будут выкрашиваться с поверхности изделия и не обеспечат ее защиту.

Наиболее близким к заявляемому и принятым в качестве прототипа является способ химико-термической обработки длинномерной полой стальной детали (патент RU 2180017, МПК7 С23С 38/04, опубл. 2002 г.), включающий нанесение на наружную поверхность защитного слоя и диффузионное насыщение внутренней поверхности ионизированным газом. Предварительно наносят защитный слой на наружную поверхность изделий, а затем на него наносят смесь оксидов железа с жидким стеклом, нагрев и диффузионное насыщение в атмосфере газового карбюризатора, согласно изобретению в качестве защитного слоя наносят огнеупорную глину и просушивают его, а весовое соотношение жидкого стекла и оксидов железа составляет 1:3. После просушивания огнеупорной глины смеси оксидов железа с жидким стеклом способствует защите металла наружной поверхности от насыщения углеродом и азотом в процессе химико-термической обработки, что повышает качество упрочняемого изделия. Нанесение на наружную поверхность изделия после просушивания огнеупорной глины смеси оксидов железа с жидким стеклом способствует защите металла наружной поверхности от насыщения углеродом и азотом в процессе химико-термической обработки, что повышает качество упрочняемого изделия.

Однако такой способ сложен в осуществлении, так как предусматривает несколько нетехнологичных длительных операций: нанесение огнеупорной глины, ее просушивание, нанесение смеси оксидов железа с жидким стеклом. Кроме того, защитный слой может растрескиваться и отслаиваться в связи с неравномерным нанесением и термическими напряжениями. После азотирования требуется трудоемкая операция удаления его и тщательная очистка деталей.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение способа азотирования длинномерной полой стальной детали, обеспечивающего ее геометрическую точность и повышение его производительности.

Поставленная задача решается усовершенствованием способа химико-термической обработки длинномерной полой стальной детали, включающего нанесение на наружную поверхность защитного слоя и диффузионное насыщение внутренней поверхности ионизированным газом.

Это усовершенствование заключается в том, что в качестве защитного наносят медесодержащий слой толщиной от 0,01 мм до 0,1 мм, а диффузионное насыщение внутренней поверхности осуществляют азотированием на глубину не более 0,35 мм.

Такое выполнение способа позволяет упростить защиту наружной поверхности обрабатываемой детали и обеспечить требуемые геометрические параметры обработанной детали за счет снижения внутренних остаточных напряжений и повышения равномерности формирования упрочненного слоя, что исключает дополнительную механическую обработку - трудоемкие и нежелательные операции правки и хонингования. Предлагаемый способ защиты высокопроизводительный (до 0,2 м2/мин).

Нанесение слоя толщиной меньше 0,01 мм не обеспечит требуемой защиты наружной поверхности, увеличение толщины защитного слоя более 0,1 мм нецелесообразно, так как увеличивает расход материала защитного слоя и усложняет процесс его нанесения.

Осуществление диффузионного насыщения внутренней поверхности азотированием на глубину не более 0,35 мм позволяет упрочнить внутреннюю поверхность длинномерной полой детали, обеспечив при этом требуемые геометрические параметры обработанной детали за счет снижения внутренних остаточных напряжений и повышения равномерности формирования упрочненного слоя, что исключает дополнительную механическую обработку - трудоемкие и нежелательные операции правки и хонингования.

Способ осуществляется следующим образом.

На наружную поверхность стальной длинномерной полой детали наносят защитный медесодержащий слой толщиной от 0,01 мм до 0,1 мм. Для этого можно использовать известные дешевые растворы, включающие водорастворимые соли меди, хлориды щелочно-земельных металлов и воду. После чего деталь помещают в вакуумную камеру ионно-вакуумной химико - термической обработки и осуществляют ее азотирование на глубину не более 0,35 мм.

Предлагаемым способом обработали цилиндры скважинных штанговых насосов из стали 38Х2МЮА, длиной 4262+10 мм, внутренним диаметром 44,45+0,05 мм, наружным диаметром 57,85-0,3 с разностенностью до 0,6 мм и остаточными напряжениями до 10 кГ/мм2. На наружную поверхность цилиндра наносили защитный слой (на 5 литров раствора 360 г дигидрата хлорида меди CuCl2·H2O и 140 г хлорида аммония NH4Cl, остальное дистиллированная вода) толщиной 0,06 мм. После чего детали размещали в камере с использованием специальной оснастки по 18 штук и осуществляли их азотирование при t=500-530°C в течение 6-14 часов на глубину не более 0,35 мм. В результате получили цилиндры с упрочненной внутренней поверхностью и требуемой размерной точностью по непрямолинейности в пределах 0,1 мм на 1000 мм, и увеличенным внутренним диаметром не более чем на 0,015 мм, что соответствует требованиям к геометрическим параметрам готовой детали.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет упростить и повысить производительность получение детали с упрочненной внутренней поверхностью и требуемыми геометрическими характеристиками.

Способ азотирования длинномерной полой стальной детали, включающий нанесение на наружную поверхность защитного слоя и диффузионное насыщение внутренней поверхности ионизированным газом, отличающийся тем, что в качестве защитного слоя наносят медьсодержащий слой толщиной от 0,01 до 0,1 мм, а диффузионное насыщение внутренней поверхности осуществляют азотированием на глубину не более 0,35 мм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству листа из электротехнической стали. .

Изобретение относится к столовым приборам и/или сервировочным приборам. .

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.

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 цветной металлургии и может быть использовано для получения изделий методами обработки давлением. .

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.
Изобретение относится к области химико-термической обработки металлов и сплавов и может быть использовано для упрочнения деталей машин и инструмента в машиностроительной, металлургической, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к химической технологии, в частности к процессам бестокового цинкования. .

Изобретение относится к химикотермической обработке металлов, в частности к способам нанесения диффу-зионного подсмазочного технологического цинкового покрытия, а может найти применение при подготовке п^оверхности заготовок перед йроцессом холодной обработки металлов давлением,, например штамповки, глубокой вытяжки и др.

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения плотности магнитного потока осуществляют нагрев сляба из стали, содержащей, мас.%: Si от 0,8 до 7, кислоторастворимый Al от 0,01 до 0,065, C 0,085 или менее, N 0,012 или менее, Mn 1,0 или менее, S эквивалентно Seq., определяемым уравнением «Seq.=[S]+0,406·[Se]», где [S] представляет содержание S, [Se] представляет содержание Se, 0,015 или менее, остальное Fe и неизбежные примеси, горячую прокатку сляба, отжиг, холодную прокатку, обезуглероживающий отжиг для первичной рекристаллизации, нанесение покрытия и заключительный отжиг для вторичной рекристаллизации. Между началом обезуглероживающего отжига и протеканием вторичной рекристаллизации в заключительном отжиге выполняют азотирующую обработку (стадия S7). Конечная температура горячей прокатки (стадия S2) составляет 950°C или ниже, при этом охлаждение листа начинают в пределах 2 секунд после завершения окончательной прокатки, а намотку в рулон проводят при температуре 700°C или ниже. Скорость нагрева горячекатаной стальной ленты в пределах температурного диапазона от 800°C до 1000°C при отжиге (стадия S3) составляет 5°C/сек или выше, а скорость охлаждения на протяжении времени от завершения окончательной прокатки вплоть до начала намотки в рулон составляет 10°C/сек или выше. 8 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 табл.

Изобретение относится к химико-термической обработке и может быть использовано для легирования азотом поверхностей деталей сложной формы, в том числе имеющих закрытые полости. Способ азотирования стальных деталей в газостате в среде молекулярного азота включает предварительное вакуумирование камеры газостата до 30-60 кПа, пропускание азота через поглотитель, повышение давления азота в камере со скоростью 0,01-0,06 МПа/с до достижения заданного давления и нагрев до температуры 750-1100°C со скоростью 1-40°C/мин. Поглотитель обеспечивает очистку азота от кислорода и углеродсодержащих примесей до достижения их концентрации не более 0,3% по массе. После завершения азотирования проводят охлаждение под давлением азота, при котором был завершен процесс азотирования, до температуры в интервале 350°C - температура окружающей среды, после чего сбрасывают давление азота до атмосферного. Азотирование проводят с использованием устройства, в камере которого установлен контейнер, состоящий из стакана и закрывающего его аксиального с ним колпака. Стакан имеет верхнюю и нижнюю полости, которые разделены горизонтальной перегородкой с отверстиями. Ко дну колпака перпендикулярно ему пристыкована трубка, которая проходит через верхнюю полость стакана с деталями в нижнюю полость стакана, где расположен поглотитель в виде порошкового материала. В стенках трубки в местах контактирования с поглотителем выполнены боковые отверстия для более равномерного продвижения газа через поглотитель. Обеспечивается повышение стабильности процесса легирования азотом поверхности деталей, а именно стабильное содержание азота в азотированном слое и глубина азотированного слоя на всей поверхности каждой детали. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к химико-термической обработке, в частности к циклическому газовому азотированию легированных сталей с применением нанотехнологий, и может быть использовано при изготовлении штампов из сталей для горячего деформирования, работающих при высоких температурах в условиях горячего деформирования, прессования и ударных нагрузок. Проводят нагрев в интервале температур T=550-590oC, затем осуществляют попеременную подачу воздуха и аммиака при времени подачи воздуха, большем времени подачи аммиака, в течение цикла с образованием в течение каждого цикла паров воды, обеспечивающих получение на поверхности упомянутых штампов оксидных пленок, имеющих электрический заряд, и обеспечивающих формирование структуры, состоящей из слоя наночастиц нитридов железа и монолитного слоя металлокерамики в виде оксикарбонитридов. Затем осуществляют выдержку и последующее охлаждение вместе с печью. В частных случаях осуществления изобретения при объеме печи 0,5 л время цикла составляет 50 с. Обеспечивается снижение теплопроводности поверхности штампов из сталей для горячего деформирования и повышение их разгаростойкости и теплостойкости. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил., 6 пр.
Наверх