Способ нитроцементации деталей изтеплопрочных сталей
О Il И С А Н И Е >840196
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Сеюз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свил-ay— (5l)M. Кл. (22) Заявлено 31. 05. 79 (21) 2774308/22-02 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет—
С 23 С 11/16
Государственный котеитет
СССР по делам изобретений
Опубликовано 23.06.81. Бюллетень № 23 (53) УДК 621.785. .5!.52 (088.8) и откоытнн
Дата опубликования описания 26 . 06 . 81
А.Т. Чаукин, В.Л. Козлов, Б.Г. Волчков, И.N. P кина, А.Н. Уткина и В.И. Белякова
) i (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ НИТРОЦЕИЕНТАЦИИ .ДЕТАЛЕЙ
ИЗ ТЕПЛОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ
Изобретение относится к машино строению и может быть использовано в различных отраслях промышленности при химико-термической обработке деталей из теплопрочных стглей.
Известен способ нитроцементации шестерен при температурах 820-860 С б и 860-890 С в эндотермической атмосфере с добавкой природного газа и аммиака (1 ).
Известен также способ газовой нитроцементации деталей из теплопрочных сталей (2 ). Нитроцементация сталей по известному способу осуществляется при температуре 900 С в эндотермической атмосфере, имеющей точку росы О+1,5 С с добавкой 3,5+0,2 /фН и 3,0+0,2% NH 3 при углеродном потенциале печной атмосферы, соответствующем содержанию в ней 0,2-0,37. двуокиси углерода. Этот способ также не обеспечивает высокой контактной долговечности деталей из-за слабого насыщения диффузионного слоя углеродом
2 и малой толпзтны, полученной карбонитридной и карбидной зоны.
Цель изобретения — повышение контактной долговечности обрабатываемых деталей за счет увеличения толщины карбонитридной и карбидной зоны.
Поставленная цель достигается тем, что нитроцементацию деталей ведут при температуре 940-960 С в течение
1-3 ч в печной атмосфере с углеродным потенциалом 1,3-1,5 С, затем подстуо живают детали до температуры закалки, о а именно 890-910 С и выдерживают при этой температуре в печной атмосфере с углеродным потенциалом 1,1 — 1,207. С выдержку осуществляют в зависимости от требуемой толщины слоя.
Благодаря повышению температуры до 950 С и углеродного потенциала о насыщающей среды до 1,3-1,57. С при неизменной добавке аммиака 4+0,5, в первом этапе процесса происходит интенсивное насыщение стали преимущественно углеродом на глубину, необ3 .8 ходимую для формирования утолщенной карбонитридной и карбидной зоны.
Существующие глубины нитроцемеитованных слоев на деталях ограничены в основном пределами, мм:0,2-0,6, 0,51,0, 1,0-1,5. Исходя из этого определены пределы времени выдержки первого и второго этапа процесса — 1-3 ч и 2-8 ч. Для получения утолщенной карбонитридной и карбидной зоны в диффузионном слое каждого из указанных пределов оптимальное время выдержки первого этапа должно быть соответственно 1, 2, 3 ч.
Увеличение времени выдержки свьпце
3-4 ч при 950 С нежелательно, так как ведет к росту аустенитного зерна.
Подстуживание деталей до температуры закалки 890-910 С с одновременным снижением углеродного потенциала печной атмосферы до 1,0-1,2Х С и выдержка 2-8 ч во втором этапе позволяет снизить концентрацию углерода и одновременно повысить концентрацию азота до оптимальных значений и завершить формирование требуемого диффузионного слоя. Время выдержки 2 ч обеспечивает, наряду с выдержкой 1 ч в первом этапе, получение минимальной глубины слоя 0,2-0,6 мм, а время выдержки
8 ч и 3 ч — максимальной глубины слоя в пределах 1,0-1,5 мм. В случае необходймости получения более глубоких диффузионных слоев соответственно может быть увеличено время выдержки . второго этапа.
Образцы для послойного химического анализа на содержание углерода и азота и для испытаний на предел выносливости и контактную долговечность, изготовленные из теплопрочной стали
20ХЗИВФ, обрабатывают в шахтной элект. ропечи Ц-75. Загрузку образцов проводят совместно с балластом из той
40196 4 же марки стали в печь, нагретую pv
900 С.
После загрузки и нагрева образцов до температуры 800 С в муфель печи вводят эндогаз, имеющий точку росы
0»1,5 С, с расходом, равным шести муфеля печи в 1 ч, и продолжают нагрев до 950 С. При достижении температуры 950 С к эндогазу добавляют щ природный газ и аммиак в количестве соответственно 10+2 и 4+0,5Х по отношению к расходу эндогаза, что обес. печивает углеродный потенциал печной атмосферы в пределах 1,3-1,5ф.
15 Контроль углеродного потенциала осуществляют по содержанию двуоокиси углерода и метана в печной атмосфере с помощью оптикоакустического газоанализатора типа ОА-2209 и хроматогра20 фа типа "ХЛ ° Содержание двуокиси углерода при этом находится в пределах 0,05-0,10, а метана. 3-4,.
Образцы выдерживают при температуре 950+10 С в течение 2 ч, затем
25 производят снижение температуры до
900+10 С путем перевода задатчика на регулирующем потенциометре без принудительного охлаждения печи и одновременно уменьшают добавку при30 родного газа до 5+1,0, не изменяя расхода аммиака и эндогаза. При температуре 900+10 С образцы выдерживаЬт 5 ч в печной атмосфере с. содержанием 0,1-0,2% СО, 1,0-2,0 СН, 35 обеспечивающей получение концентрации углерода в диффузионном слое 1,1-.
1,2Х. По окончании времени выдержки проводят выгрузкуобразцов из печи и закалку их в масле. После этого
4о образцы, за исключением образцов для послойного химанализа, подвергают . обработке холодом и низкому отпуску.
Результаты исследований и испытаний образцов приведены в таблице.
8401 96 о ос 4 сс е» Q() о сч цп о
00 л
D сч
00 л о! о см оle л о л л оо
ola о !
» о о
С5
+I о о Л о
+1
D о1
О
Н
О е Ь
3л
С»Ъ л о
1 с/
CV л
О ю л л
1 л л о сс1 о «ц а л р )
+ о
С0 л. сб с 1
Г» о+ ь
+1
D о
Ф >g ф
Ф о
Ф Ж
Х у с!! меам и са 1 Ес 4
K & " !.
O,muD В сц о!
CH g с«!
OD !vo ао
+ х:о
+ v D A сс + Ж + Фм 0! V Wo са а и о Па о в++v + се + ф 1 Ж «» сч с0иу са о О сч ойдо !! л Ц в л ф л о жс с оо ©++v ! Ю C) )( (4 С) ъ o: ц! о ):) х C) I (4 Ф л С) С) С) (4 I о л Ю л ° » C) л с: 0() и Ю о („" о Х о ( (.) cd 1 о) о л л — o (Ю tI «1» I + х u o ()) g) л t«o ц) 0) 4A» О oioiiР- o o ()1 + + Ю I -+ qn +,4-Х < Х д (4 Я () л Cd К О с к и м с))о и л л I4 s ж сч () Ю о и + + U I (:) +I ь С) ()\ C) +I С) Жду C) +(С) (Д1 840196 С) 1/:) (Ч л о фФ х с + х (d () « л (ю .) о I«î С)-С) ii (Ч Ю ф(+i Я(л - oo ()++О М о Х C) (3 " ) С) е I (( () и C) S40196 о pN о СЧ л 3Г ! СМ МЪ ° \ ь о +t. ь Ю ж + ! + мп g жво ф ф Q л л! - ca о о.м в rv.м. а о-о и— Рю ОО ъ++-v (ф ж и Ба оо и,и,у! е m о-с и сч ! a ф! л N ии&wоо й++Р ! 11 8401 Приведенные данные свидетельствуют о том, что предлагаемый способ обеспечивает повышение контактной долговечности нитроцементованных нешлифованных деталей на 10-20%, а шлифованных в 2-3 раза. Длительность процесса сокращается в 1,3-1.,5 раз. Формула изобретения Способ нитроцементации деталей из !О теплопрочных сталей, включающий нагрев до температуры обработки в насыщающей среде и выдержку при этой температуре, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения контакт- 15 ной долговечности обрабатываемых деталей, за счет увеличения толщины карбовитридной и карбидной зоны диф96 12 фузионного слоя, обработку ведут при 940-960 С в течение 1-3 ч в насыщающей атмосфере с углеродным потенциалом 1,3-1,5 % С, затем снижают температуру обработки до 890-910 С и углеродный потенциал насыщающей атмосферы до 1, l-l 2% С и осуществляют выдержку, в течение времени, необходимого для получения заданной глубины слоя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. "Металловедение и термическая обработка металлов". 1973, ¹ 9, с.17-21, 26-28. 2. Авторское свидетельство СССР № 396446, кл. С 23 С 9/04, 1974. Составитель Л. Бурлинова Редактор М. Ликович Техред Т.Маточка КоРРектор, М. Шароши Заказ 4673 37 Тираж .1048 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4