Способ цементации стальных деталей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских:

Социалистических;.

Республик (11) 5942 10 (61) дополнительное ы авт. свил-ву (5t) М. Кл.

С 23 С 11/02

ðà) затявлено 26.05.75(Я) 2138769 22-ог с присоединениеяэ заявки,В .—

Гээцэрэтээяяыя ЭОмэтэт

6эээтэ Ыяяяэтрээ ЫэР яэ,дяяэа эзаэрэтээээ э этярытяя (23) Приоритет— (43) Опубликовано 250278. Бюллетень УЙ (Щ УДК 621. 785. 51 ..062.5 (088,8) (45).Дата опубликовании описании огд278

В.В.Чеканский, Б.Е.Шейндлин и T.Б.Сенють

Рэ) даивитель специальное констРУктоРское бюРо и 3 министеРства автомобильной промышленности (54) СПОСОБ ЦЕМЕНТАЦИИ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение касается применения контролируемых атмосфер при химикотермической обработке и может использоваться для предотвращения водородного охрупчивания металла при цементации деталей машины.

Известен способ ступенчатой цементации в проходной печи.с тремя техноло-гическими зонами при использовании в качестве газа-носителя водородсодер- 10 жащих контролируемых атмосфер (11.

В соответствии с этим способом в первой зоне осуществляют нагрев изделий до температуры цементации в атмосфере газа-носителя, величина углерод- 15 ного потенциала которого ограничивается условиями выделения сажи.

Во второй зоне осуществляют интенсивное насыщение поверхности углерода в атмосфере с высоким значением угле- зо родного потенциала (1,1-1,4% С), который получают за счет добавки углеводородных газов, например СН .

В третьей зоне осуществляют диффузионное выравнивание и подстуживание изделий до температуры закалки в атмосфере с углеродным потенциалом,обеспечивающим заданное содержание углерода на поверхности (например G,6-1,1%). заданное значение углеродного потенци- 80 ала печной атмосферы в этой зоне получают двояким образом::подают либо газноситель с добавками углеводородного газа, либо атмосферу из зоны интенсивного насыщения, добавляя к ней газокислитель (например, воздух или неочищенный экзогаз).

Известен также способ цементации стальных изделий в контролируемой водородсодержащей атмосфере, включающий нагрев и выдержку сначала в атмосфере с повышенным углеродным потенциалом, а затем — в атмосфере с оптимальным углеродным потенциалом, подстуживании до температуры закалки, выдержку при этой температуре в атмосфере с оптимальным углеродным потенциалом и .охлаждение. При этом для понижения углеродного потенциала атмосферы до оптимального уровня к ней добавляют экзогаз или воздух (2).

К недостаткам известных способов следует отнести невысокую точность регулирования углеродного потенциала в зоне подстуживания, так как изменение углеродного потенциала в этой зоне зависит от скорости и полноты протекания химических реакций взаимодействия либо углеводородного газа, либо газаокислителя с компонентами печной ат594210 мосферы непосредственно в печи или на изделиях.

Кроме того, эти способы не позволяют снизить эффект водородного охрупчивания, связанный с использованием водородсодержаших контролируемых атмосфер (эндогаз или экэо-эндогаз, содержащие соответственно 40, и 20% Н ), поскольку добавки газа-окислителя в зону подстуживания настолько незначительно, что практически не влияют на изменейие содержания водорода в этой зоне °

Цель изобретения - разработка cIIo-. соба цементацИи, который:Обеспечит заданное и регулируемое значение углеродного потенциала иа последней стадии процесса термообработКИ а также повысит качество иэделий за счет снижения водородной хрупкости.

З0 Видно, что при использовании этого ,способа печная атмосфера в зоне подстуживания имеет низкое содержание Н„, ято обеспечивает десорбцию водорода, абсорбированного металлом в зоне ин35 тенсивного насыщения,и таким образом позволяет снизить эффект aодpрoдногo охрудчивания цементованных. изделий.

Кроме того, атмосфера, в . которой

40 осуществляется.десорбция по предлагаемому способу, обладает. углеродным по-тенциалом, величина которого соответствует оптимальному содержанию углерода на поверхности (0,9-1,0Ъ). Это су45 шественно повышает качество термообработки. Одновременно сокращается расход инертной атмосферы и в зоне подстуживания,. поскольку в нее поступает часть атмосферы из эоны активного на0 сыщения, что делает процесс более экономичным формула изобретения

Способ цементации стальных деталей в контролируемой валородсодержащей атмосфере, включающий нагрев и выдер-. жку сначала в .атмосфере с повышенным ,у:леродным потенциалом, а затем - в б(атмосфере с оптимальным углеродным по.тенциалом, подстуживание до температуры закалки выдержку при этой температуре в атмосфере с оптимальным углеродным потенциалом и охлаждение, о т05 и и ч а ю шийся тем,, то, с ц жью

Для этого предлагаетя способ цементации в контролируемых водородсодержащих атмосферах, включающий период насыщения в атмосфере с высоким углеродным потенциалом и последующее диффузионное выравййвание с подстуживанием до температуры закалки в атмосфере с оптимальным углеродньэч потенциалом, получаемым путем разбавления атмООферы с высоким углеродным потенциалом инертным газом в соотношении 1 : (2-4).

Способ осуществляют следующим образом.

Термообрабатываемые детали поступают в зону нагрева, в- каторую .пбдают контролируемую атмосферу с низким значением углеродного потенциала, напри- . мер 0,4-0,6Ъ С (в эту: зону,можно.так;. же подавать только инертный газ,например азот) .и подогреваются в ней до температуры цементации. Затем изделия перемещают В .зону интенсивного насы-: щения, куда подают смесь контролируемой атмосферы.с углеводородным газом, например метаном, в.количестве 1-10Ъ.

В качестве. контролируемой атмосферы используют, например эндогаз (средний состав по основным компонентам Н 40:CO 204, N остальное со сравнительно невысокйм значением (0,4-0,6В С) углеродного потенциала при 930 C.

Детали с заданной глубиной диффузионного слоя, но повышенным, по сравнению с оптимальным содержанием углерода на поверхности, поступают в зону подстуЬивания, где их температуру снижают до температуры закалки (например, 860 С) и доводят концентрацию углерода на поверхностИ до оптимального знаЧения (0,8-1,0 Ъ С), для чего в эту зОну подают контролируемую атмосферу (например эндогаз), разбавленную инертНой атмосферой, например азотом, до заданного углеродного потенциала, При и споль э овании предлагаемого способа становится возможным точно регулировать углеродный потенциал в зоне подстуживания, поскольку значение углеродного потенциала в этой зо10.8е не зависит от кинетических- факторов (заданный состав атмосферы получается не за счет протекания химических реакций) и определяется лишь количеством добавленноГО ИиертиОгО газа. Это количество мОжет быть:-лЕгко рассчйгано пб химическому составу контролируемой атмосферы, постунаюшей в зону подстуживания и по кривым равновесия печных атмосфер с концентрацией углерода в цементованном и нитроцементованном слое

Важно, что и после разбавления атмосфера содержит науглероживаюшие и

:обезуглероживаив ие компоненты в таких пропорциях, которые позволяют легко регуЛирова ь. углеродный потенциал любым иэ известных промыаленных способов.

5g 4210

Составитель В.Оловянишников

Редактор Л.Лашкова Техред Э.Чужик Корректор М.Демчик

Заказ 792/32. Тираж 1176 Подпи сное

11HHHIIH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб>, д. 4/5

Филиал ППП Патент., r. Ужгород, ул. Проектная, 4 повжаения качества цементации, атмосферу с оптимальным углеродным потенци лом получают путем разбавления атмос«феры инертйьв4 газом в1соотношении

1з (2-4) .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизег

1. Козловский И.С.Химико-термичеса-,кая обработка шестерен, М., Машиностроение, 1970, с. 10S.

2. Опыт Волжского автозавода. Tepg мическая обработка. Спец. информ. центр по технологии автомобилестроения, М., 1971, с. 53.