Способ нитроцементации высоколегированных сталей

Авторы патента:

C23C11/18 - Покрытие металлических материалов; покрытие других материалов металлическим материалом (металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной металлизацией D06Q 1/04); химическая обработка поверхности; диффузионная обработка металлического материала; способы покрытия вакуумным испарением, распылением, ионным внедрением или химическим осаждением паров вообще (для специфических целей см. соответствующие классы, например для производства резисторов H01C 17/06); способы предотвращения коррозии металлического материала, образования накипи или корок вообще (обработка металлических поверхностей или покрытие металлов электролитическим способом или способом электрофореза C25D,C25F)

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИCАНИЕ 86597з

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (6l ) Дополнительное к авт, саид-ву (22)Заявлено21,05,79 (21) 2768310/22-02 с присоединением заявки,% (23) Приоритет

Опубликовано 23,09.81. Бюллетень № 35 (5!)М. Кл.

С 23 С 11/18 Ьоударстееииый комитет

СССР до делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 785. . 51.533 (088.8).

Дата опубликования описания 25,09.81 (72) Авторы изобретения

Б. Е. Шейндлин, М, С. Краснер и В. Г.

Минский конструкторско-технологический институт автомобильной про (71) Заявитель (54)СПОСОБ НИТРОЦЕМЕНТАЦИИ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ

СТАЛЕЙ

Изобретение относится к химикотермической обработке применяемой в частности, при поверхностном упрочнении высоколегированных сталей цементацией и нитроцементацией.

Известен способ цементации высоко5 легированных сталей в атмосфере природного газа, включающий цементацию и выдержку при температуре насыщения без подачи атмосферы в печь 11).

Однако этот способ не приводит к образованию карбидной зоны диффузионного слоя, под которой подразумевается зона с концентрацией углерода не менее 2Х содержащая крупные (более

4 мкм), глобулярные карбиды, что не обеспечивает эксплуатационных характеристик упрочняемых изделий, требуемьпс современным производством, Известен также способ химико-тер20 мической обработки высоколегированных сталей, включающий нагрев, карбидизацию, основой которой является высокотемпературная нитроцементация

2 при 950-1000ОС, последующее подстуживание до 880+10 С и выдержку при О этой температуре в атмосфере природного газа и аммиака P2).

По известному способу получают диффузионный слой, содержащий карбидную зону с концентрацией углерода более 27, но скорость образования и рост глубины, этой зоны низкие из-за наличия барьерного слоя высокоазотистого аустенита между карбидной зоной и сердцевиной изделия. Так, при упрочнении по этому способу изделий, изготовленных из стали 5ХЗВЗМФС, за

9-12 ч при 950-1000 С получают глубину карбидной зоны соответственно

0,2 и 0,3 мм с концентрацией углерода в ней 2-3Х.

Указанная глубина недостаточна для упрочнения изделий, поверхность которых требует шлифовки после термообработки, так как при этой операции она практически полностью снимается, 865973 что снижает эксплуатационные характеристики иэделий, Получение большей глубины карбидной зоны диффузионного слоя по этому способу связано с резким увеличением времени насьпцения. Так, для получения на стали 5ХЗВЗМФС глубины 0,4 мм требуется 20-25 ч.

Целью изобретения является интенсификация процесса образования карбид- tp ной эоны диффузионного слоя при увеличении ее глубины.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу химико-термической обработки, включающему нагрев высокотемпературную нитроцементацию при 950-1000 С, последующее подстужнвание до 880 + 10OÑ и выдержку при этой температуре в атмосфере .. природного газа и аммиака, между высокотемпературной нитроцементацией и подстуживанием последовательно проводят деазотирование при температуре высокотемпературной нитроцементации в течение 0,9-1,0 ч и повторную высокотемпературную нитроцементацию при температуре и в, атмосфере первой высокотемпературной нитроцементации в течение 2,9-3 1 ч.

При необходимости деазотирование

30 и повторную высокотемпературную нитроцементацию проводят циклически. Количество циклов зависит от требуемой глубины карбидной зоны.

Деазотирование проводят в деазотирующей атмосфере, например в полностью диссоциированном аммиаке, Совокупность применения операций деазотирования и повторной высокотем.пературной иитроцементации позволяет ин генсифицировать процесс образования

40 карбидной зоны диффузионного слоя в

2 раза при увеличении ее глубины s

2 раза, Деазотирование приводит к устранению барьерного слоя высокоазотистого аустенита и, как следствие этого, к увеличению карбидной зоны.

После деазотирования при повторной высокотемпературнои нитроцементации создаются условия для дополнительного насьпцения карбидной зоны диффузионного слоя углеродом и увеличения в ней доли карбидной фазы.

Пример 1. Образцы, изготовленные иэ стали 5ХЗВЗМФС, диаметром 20 мм и длиною 20 мм подвергают высокотемпературной нитроцементации в шахтной электропечи Ц25 в течение 6 ч при 990+10 С в атмосфере, содержащей

18-19Х аммиака и 81-82Х природного газа, затем .детали деазотируют в течение 1 ч при этой же температуре, заменяя указанную атмосферу на атмосферу полностью диссоциированного аммиака, потом детали подвергают вновь высокотемпературной нитроцементации в течение 3 ч оставляя ту же температуру и подавая в рабочее пространство печи атмосферу, применяемую при первой высокотемпературной нитроцементации. После этого сохраняя подачу атмосферы, температуру печи понижают до. 880110 С, выдерживают образцы при этой температуре 1-2 ч и выгружают на воздух, П. р и и е р 2. В отличие от примера 1, деазотирование и повторную нитроцементацию повторяют 2 раза.

В результате насыщения за 9 ч получена карбидная зона диффузионного слоя глубиной 0,45 м, а за 12 ч0,55 мм.

Сравнительные данные по обрабатке представлены в таблице.

Использование предлагаемого способа обеспечивает повьппение скорости образования карбидной зоны диффузионного слоя в 2 раза при увеличении ее глубины также в 2 раза, 865973

1- о

5 о о

М !d

Ю л л

СО

O ф!

СО

+l ф (2

1 4

t ut

O хэ

РЛ

+! ь

О !

Ch (71

+i .Ю

«3 б

cd о

Р м

I! (,1

1 1О

Э о

v о

1 Ф 1

1 0 Ж Ц сб I эж 1 I жхооож о а! а

Cll Х

&1 Е о о! m

Х1 Ю

Е1 Cf

Ж1

Х!

Ф1 Е о

I Ы о

1 и

1 во6

34 Э

g 1

Î I.Ñà ажж

55 о

tf Щ

Р 1

1 О сч

1 1

СЧ С Ъ

Ф A

О О

Р 1 Ch

Г 1 1Ю

I I

1 I +I и! О

l oI Ф

1 I o

l ! CV

D 1!

+I I

О !

000 с! 1

+11

cn I

Ю <

+1 1, 1

ill о

865973

Формула изобретения

Составитель Л. Бурлинова

Редактор Н, Егорова Техреп М.Рейвес Корректоо У.Пономаренко

Заказ 8009/42 Тираж 1051 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

Способ нитроцементации высокблегироваиных сталей, включающий нагрев до. 950-1000 С и выдержку при этой температуре в атмосфере природного газа и аммиака последующее подстуживанне до 870-890 С и выдержку в той же насыщающей среде, о т л и.ч а юшийся . тем, что, с целью интенси- 1О фикаций процесса образования карбидной зоны диффузионного слоя при увеличении ее глубины, после выдержки .при 950-1000 C s атмосфере природного газа н аммиака проводят при этой же температуре выдержку в атмосфере полностью диссоциированного аммиака в течение 0,9-1,0 ч, а затем снова в атмосфере природного газа и аммиака в течение 2,9-3,1 ч.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Худокормов Р, Н. и др. вЂ” "Металлургия", вып. 12, Минск, 1978, 2. Краснер М. С. и др. вЂ” "Электротермическое оборудование для новых видов термической обработки". М., 1976.