Способ азотирования стальных деталей

 

Соез Советских

Социалистических

Республик

Q " -Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ (ii g>363$ (6!) Дополнительное к авт. свил-ву(22) Заявлено 24.05.77(21) 2488488i22-02 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликоваио25.12.78.Бюллетень ¹ 47 (51) М. К

С 23 С 11/16

Гасударственная кемнтет

Всватв Мнннстраа СССР

No делам нзабретеннй н вткрмтнй (53) УДК 621.785..5 1.062.5 (088. 8) {45) Дата опубликования описания 28.12.78 (72) Авторы изобретения

Ю. М. Лахтин, Я. Д. Коган, К. К. Лопухов и иностранец Кожокару Михай Овидю (Румыния) Московский автомобильно-дорожный институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ АЗОТИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ

lIETA JKA

Изобретение относится к химико-термической обработке, в частности, к процессам диффузионного насыщения металлов элементами, и может быть применен при азотировании материалов, склонных к окислению. 5

Известен способ азотирования при

550 С в атмосфере частично диссоциированного аммиака с добавлением кислорода, углекислого газа и их смесей, ускоряк щий процесс насыщения в два раза (11.

Однако для ряда материалов, склонных к образованию прочных окисных лле:нок, присутствие кислорода в насыщающей среде недопустимо. Довольно высокая энергия сродства кислорода к электрону (+2,2 э.в ) способствует, как и в случае аммиака, образованию отрицательно заряженных ионов кислорода, которые, адсорбируясь на поверхности переходных металлов, образуют с последними наиболее

20 прочную, чисто- ионную связь, препятствуя адсорбции и взаимодействию с поверхностью металла ионов аммиака.

Бель изобретения - интенсификация процесса азотирования.

Это достигается тем, что в насыщающую среду вводят вещества, имеющие большую энергию сродства к электрону, чем молекулы аммиака (2,8 э.в) - среды, являющейся поставщиком активных атомов диффундируюшего вещества. К числу таких компонентсв относится Фреон-12 (СЕ С6 )- смещенный фторо- хлорид металла, энергия сродства к электрону которого составляет -3,22 э.в.

Работа выхода электрона с окисленной железной поверхности составляет 3 э.в, средняя кинетическая (тепловая) энергия электрона в металле значительно меньше (лри 560 С 0 1 э. н) Однако, благодаря флуктуации энергии, в металле всегда присутствует некоторое количество электронов с энергией, достаточной для реализации работы выхода. При контакте свободного электрона с молекулой аммиака образуется отрицательный ион аммиака (NH ), при этом выделяе

638635

Составитель Л. Бурминова

Редактор С. Суркова Техред 3, Фанта Корректор В. Сердюк

Заказ 7231/19 Тираж 1135 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Фипнап ППП "Патент", г. Ужгород, уп. Проектная, 4 ся энергия, равная энергии сродства к электрону нейтральной молекулы аммиака

+2,8 э. в. Эта выделяющаяся энергия передается при адсорбции иона аммиака электронам метаппа со средней дпя дан- 5 ной температуры кинетической энергией, позвопяя им покинуть металлическую поВерхность. Этот процесс прогрессирует по механизму цепной реакции, инициируя образование отрицательных ионов аммиака, 1О которые, адсорбируясь на насыщаемой поверхности диссоциируют с образованием атомарного азота.

При введении в насыщенную среду компонентов, например Фреон-12, с энер- 15 гней сродства к электрону, большей, чем у нейтральной мопекупы аммиака, в количестве до 20 об. % увеличивается количество отрицательных ионов аммиака т. е. при ионизации этих соединений вы- 20 депяется существенно большее количество энергии (при ионизации молекулы аммиака выделяется энергия-2,8 э.в, фреона-12 -3,22 e.h), которая передаваясь электронам металла со средней кинети- 25 ческой энергией, инициирует процесс выхода с поверхности металла свободных электронов.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Подготовленные иэделия помещают в контейнер печи, герметизируют и подают частично диссоциивованный аммиак. Нао гревают до 480 С и выдерживают в течение 1 ч в атмосфере 85% аммиака и 15%

Фреоиа-12. Степень диссоциации аммиака

25-40%. После окончания процесса насыщения подачу фреона прекращают и охлаждают детали под током аммиака.

Глубина полученного диффузионного слоя

0,32 мм, в то время как в известном способе 0,2 мм. Предлагаемый способ позволяет интенсифицировать процесс насыщения в 1,5 раза.

Форму па изобретения

Способ аэотирования стальных деталей, включающий нагрев до 550 С и выдержО ку при этой температуре в атмосфере частично диссоциированного аммиака, о ти и ч а ю шийся тем, что, с целью интенсификации процесса аэотирования при выдержке в атмосфере частично диссоциируемого аммиака, доцопнитепьно вводят

Фреон-12 в количестве 0,5-20%.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Лахтин Ю. N. и Коган Я. Q. . Ю В

Аэотирование сталей, Машиностроение:, 1976, с. 266.