Способ химико-термической обработки стальных изделий

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социалистические

Республик

1и 985145 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3аввлеио 13.07.81(21) 3318414/22-02 с присоединением заявки рй1 (5! )М. Кл.

С 23 С 11/16 фкударетеенный квинтет

СССР ао йелаи нэобретеннй н открытей (23) Приоритет

Опубликовано 30. 12.82. Бюллетень № 48

Дата опубликования описания 05.01.83 (53) УЛК 621.785. .57.539 (088. 8) {72) Авторы изобретеиия

В.Н. Латышев, В.А. Годлевский, Ю.К. Котк

Ивановский государственный университет и текстильный институт

f7I) Заявители (54) СПОСОБ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОГКИ

СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке стальных деталей машин в эндотермической газовой атмосфере, содержащей аммиак, продукты пиролиза триэтанолами5 на, пары или химические соединения серы.

Известен способ сульфоцианирования в жидкостных ваннах, согласно которому ведут обработку деталей в расплавах солей, содержащих углерод, азот, серу, при

600-800 С в течение нескольких часов. о

В результате поверхностный слой насьпцается серой, азотом и углеродом, детали приобретают высокую задиростойкость и хорошую прирабатываемость (1) .

Однако этот способ жидкостного сульфоцианирования не получил широкого раснространения в промышленности из-за повышенной опасности для обслуживающего персонала и дороговизны. 20

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ газового сульфоазотирования, согласно которому обработку

2 деталей ведут при 420-700 С и давлении

10 — 750 торр в атмосфере, содержащей соединения азота, серы и углерода f2) .

В результате обработки на поверхности образуется сульфидированная зона пониженной твердости, под которой располагаются слои высокой твердости, насыщенные углеродом и азотом.

Детали, обработанные известным способом, обладают хорошей задиростойкостью и прирабатываемостью, но недостаточно высокой износостойкостью в условиях повышенных контактных нагрузок, например при работе зубчатых передач, из-за низкой твердости структуры, лежащей под упрочненным слоем.

Цель изобретения — повышение износо стойкости обрабатываемых изделий и интенсификация процесса насыщения.

Поставленная цель достигается тем, что непосредственно перед сульфоцианированием проводят процесс карбонитрирования при

800-880 С. Процесс высокотемпературного д карбонитрирования ведут 1-4 ч, после чего

5 ф йоламина 25 мл/ч, аммиака 1 л/мин, серы 1,5 г/ч, закалка в масле. Образцы из

Ст. 45 после обработки подвергают испытаниям на задиростойкость и износостойкость. Испытания проводят на машине трения CMU-2 по схеме "диск-диск" при скорости сколыкения 0,8 м/с. Контролем служит диск из закаленной Ст. 45, смазкой — касторовое масло. Износ оценивают по ширине канавки, выработанной контро» лем в испытываемом образце, при нагрузке 60 кгс. Нагрузку задира определяют по резкому увеличению момента трения,ре гистрируемого самопишущим потенциометром.

Результаты испытаний на задиростой, кость и износостойкость показали, что при обработке предлагаемым способом задир наступает при нагрузке 150 кгс, интенсивность изнашивания составляет

21,0 мкм/км, а износ за период приработки 35 мкм. При обработке известным способом задир наступает при нагрузке

140 кгс, интенсивность изнашивания составляет 29,1 мкм/км, а износ за период приработки (первые 6 мин испытаний) 65 мкм.

В результате обработки известным способом на армко железе получен упрочненный слой толщиной 0,25 мм, а предлагаемым 0,45 мм.

Применение предлагаемого способа позволяет по сравнению с известными повысить износостойкость стальных деталей машин путем более благоприятного распределения физических и химических свойств слоя по глубине в 1,3-2. раза; уменьшить изнашивание во время приработки и ускорить приработку трущихся деталей, а также повысить интенсивность процесса или увеличить глубину упрочненного слоя в два раза.

Фор мула изобретения

Способ химико-термической обработки стальных изделий, включающий газовое сульфоцианирование при 680-720 С с последующей закалкой, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения износостойкости обрабатываемых изделий и интенсификации процесса насыщения, перед сульфоцианированием проводят карбонитрирование при 800-880 С в течение 1-4 ч.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Минкевич А.Н. Химико-термическая обработка стали. М., Машгиз, 1950, с.405.

2. Патент ПНР М 100621, кл. С 23 С 11/16, 1979.

ВНИИПИ Заказ 1 0093/37

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

3 98514 следует охлаждение с печью до 680-720 С в активной по азоту и углероду атмосфере, После охлаждения рабочего объема печи до 680-720 С в камеру подают серу в элементарном виде или в виде химических сое- . динений и ведут процесс газового сульфоцианирования в течение 2-6 ч. После этого детали закаляют в воде, масле или на воздухе.

Продолжительность и температура высокотемпературного карбонитрирования и сульфоцианирования определяются величинами требуемых глубин упрочненных слоев.

В результате обработки на поверхнос- 1 ти образцов из армко-железа формируется сульфокарбонитридная зона, обеспечивающая хорошую прирабатываемость и высокую задиростойкость. Под сульфокарбонитридной зоной располагаются азотированные 20 слои с троосто-мартенситной структурой, имеющие высокую .твердость и обеспечивающие ылсокую износостойкость.

B отличие от обработки известным способом введение .непосредственно перед сульфоцианирование м высокотемпературного карбонитрирования позволяет под троосто-мартенситной зоной сформировать зону -азотистого перлита, способную воспринимать контактные нагрузки и обеспечива-30 ющую высокую контактную прочность.

Пример. Проводят обработку образцов из армко-железа и Ст. 4" по следующему режиму: о

1. Карбонитрирование при 830 С в те-з чение 2 ч в среде, содержащей продукты пиролиза триэтаноламина, непосредственно перед сульфоцианированием; подача триэтаноламина составляет 60 мл/ч.

2. Охлаждение с печью от 830 до 40 () ! 00 С в активной по азоту и углероду атмосфере, подача триэтаноламина 25 мл/ч, а м миака 1, 5 л/ мин.

3. Газовое сульфоцианирование при 700 С в течение 3 ч, подача триэтаноламина

25 мл/ч, аммиака 1 л/мин, элементарной серы 2 r/÷.

Закалку проводят в масле от 700 С. о

Элементарную серу подают в виде суспензии в триэтаноламине. Расход триэтанола- 0 мина контролируют с помощью капельницы, расход аммиака — с помощью расходомера.

Проводят также обработку образцов и известн способом: сульфоцианирование гни 700 С в течение 6 ч, подача мриэта- о

Тираж 1053 Подписное