RU2003732C1 - Способ обработки стальных деталей - Google Patents
Способ обработки стальных деталейInfo
- Publication number
- RU2003732C1 RU2003732C1 SU5063725A RU2003732C1 RU 2003732 C1 RU2003732 C1 RU 2003732C1 SU 5063725 A SU5063725 A SU 5063725A RU 2003732 C1 RU2003732 C1 RU 2003732C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- parts
- nitrogen
- hours
- steel parts
- steel
- Prior art date
Links
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к металлургии и может быть использовано дл прочнени стальных деталей сложной формы в услови х массового производства Сущность изобретени : стальные детали подвергают газотермобарической обработке в атмосфере газообразного азота при давлении 10 - 200 МПа и температуре 750 - 1100° С в течение 05 - 5 ч После этого детали нагревают в сол ной ванне до 850 - 1050 °С, выдерживают в течение времени необходимого дл получени твердого раствора азотд и охлаждают по режиму, предотвращающему образование остаточного аустенита Закаленные детали подвергают отпуску при 100 - 180°С в течение 0,5 - 2 ч
Description
€
§
/зобрегнеиие относитс к металлургии . может 5ыть использовано дл упрочнени та/ьчых датапей сложной формы в услови х массового производства.
Известен способ упрочнени деталей, 5 например шестерен, инструмента, штанг, включающий цементацию в аустенитной области , закалку и отпуск 1.
После обработки известным способом деталей сложной формы с технологически- Ю ми отверсти ми, какие имеют, например, плунжерные пары и корпуса распылителей дизельных двигателей, имеет место отличие в твердости поверхности детали по глубине отверсти , а именно, в интервале от 58 до 52 15 HRC,
Низка твердость у дна отверсти приводит к интенсивному износу в процессе эксплуатации детали.
Различие по твердости по вл етс 20 вследствие отсутстви конвекции насыщенного газа в полость отверсти в процессе цементации детали.
У корпуса распылител , обработанного согласно известной технологии, эксплуата- 25 ционна стойкость не превышает 3 тыс. ч.
Наиболее близким к предложенному вл етс способ азотировани деталей, включающий выдержку в токе аммиака в иктерэзпй температур 570-590°С а течение 30 20-50 ч, после чего температуру снижают до 500-51Q°€ w азотируют в течение 15-30 ч 2. Известный режим широко примен етс в насто щее врем нз машиностроительных заводах, при массовой обработке деталей, в 35 частности дл поверхностного упрочнени деталей двигателей сложной формы с технологическими отверсти ми - плунжерных пар, корпусов распылителей и др.
Толщина насыщенного азотом упроч- 40 некного сло на детал х из сталей 25 X 5М .и 18 X 2Н4МА составл ет 0,30-0,35 мм, твердость по глубине технологического отверсти колеблетс от 59 до 54 HRC, Присутствие в диффузионном слое на поверхности 45 деталей упрочн ющей фазы 8 виде кубического нитрида CrN, изоморфного матрице, предпочтительнее дл обеспечени эксплуатационной стойкоста, чем ромбоэдрического карбида, СгазСб, фактически 50 образующегос мри цементации,
Способом 2 (так же как и способом в услови х массового производства невозможно добитьс равномерного упрочнени деталей сложной формы по всей поверено- 55 сТи, в том числе и по поверхности технологических отверстий, что св зано с отсутствием конвекции насыщенного газа в полости отверстий. Кроме того, при реализации известного способа невозможно добитьс посто нства азотного потенциала насыщающей атмосферы в каждой точке реакционного пространства, в котором проходит обработку садка с детал ми, что впоследствии приводит к значительному разбросу по стойкости (ресурсу), особенно заметному в услови х массового производства . Вследствие непосто нства азотного потенциала стойкость корпусов распылителей , обработанных в одной садке, колеблетс от 2 до 4 тыс, ч.
Кроме того, известный способ длителен - не менее 35 ч и неэкологичен, поскольку аммиак токсичен.
Целью изобретени вл етс повышение эксплуатационной стойкости и ее стабильности в услови х массового производства, сокращение времени обработки и обеспечение ее экологичности.
Дл достижени указанной цели предлагаетс способ обработки стальных деталей , включающий нагрев, выдержку в азотсодержащей среде, охлаждение и закалку с последующим отпуском, в котором, согласно изобретению, детали выдерживают в среде газообразного, молекул рного азота при его давлении 10-200 МПа, температуре 750-1100°С в течение 0,5-5 ч. По окончании выдержки детали охлаждают до комнатной температуры и подвергают закалке: нагрев в сол ной печи (50% NaCf + +50% Ш) до 850-1050°С, выдержка 5-10 мин, охлаждение в 5-8%-ном растворе NaCI, После закалки детали подвергают отпуску при температуре 100-180°С в течение 0,5-2 ч. Если после охлаждени в 5-8%-ном растворе NaCI в стали сохран етс еще некоторое количество аустенита, закалку необходимо г.родолжить в криогенной среде.
Обработке предложенным способом подвергали детали сложной формы с технологическими отверсти ми - корпуса распылителей из стали 18Х2Н4МА и плунжерные пары из стали 25Х5М.
Вследствие того, что величина азотного потенциала задаетс во врем выдержки деталей двум параметрами - давлением и, в меньшей мере, температурой, которые можно с высокой степенью точности поддерживать посто нными в течение всего времени выдержки, обеспечиваетс равна стойкость деталей, обработанных в одной садке.
Использование безвредного газа - азота обеспечивает экологичность предлагаемой технологии по сравнению с известной.
За счет использовани при обработке высоких давлений азота в сочетании с высокими температурами и последующей перезакалкой обеспечиваетс сохранение мелкозернистой структуры, активизаци
диффузии азота в поверхностный слой, следствием чего вл етс повышение стойкости деталей при эксплуатации; так, ресурс работы корпусов распылителей из стали 18Х2Н4МА с 2-4 тыс. ч повысилс до 10 тыс. ч. а у плунжерных пар из стали 25Х5М с 3-5 до 12 тыс.ч. При этом необходимо отметить отсутствие сажеобразовани в отверсти х корпусов распылител , через которые происходит впрыскивание топлива. Это происходит именно потому, что поверхность отверсти равномерно насыщена азотом, чего в случае известного способа получить невозможно.
8 предлагаемом способе выдержка при темпера1уре ниже 750°С недостаточна дл эффективной диффузии азота и получени глубины упрочненного сло 1 мм и выше, поэтому эксплуатационна стойкость деталей была бы низкой. Обработка выше 1100°С привела бы к значительному росту зерна, следствием чего было бы падение стойкости деталей. Кроме того, в поверхностном слое присутствует остаточный азот- но-углеродиетый аустенит, который вследствие его стабильности невозможно полностью превратить в мартенсит даже путем проведени криогенной обработки. Наличие же в поверхностном слое остаточного аустенита приводит в процессе эксплуатации деталей к изменению ,ее геометриче- ских размеров и выходу из стро (зак- гнивание плунжерной пары).
Давление при обработке ниже 10 МПа недостаточно дл создани требуемой концентрации азитз в поверхностном слое, что ведет к падению эффекта упрочнени . Давление свыше 200 Mi i;i создает избыточную концентрацию азота, что приводит кохруп- чиванию поверлног того сло
Выдержка менее 0,5 ч не позвол ет получить слой глубиной свыше 1 мм, что при эксплуатации деталей приведет к преждевременному выходу их из стро .
Выдержка более 5 ч нецелесообразна по экономическим соображени м, т.к. получаемые слои имеют глубину 3 мм, что более чем достаточно дл эффективного упрочнени .
Нагрев под закалку следует проводить в сол ной ванне(50% NaCI+50% KCI) вследствие того, что детали после закалки подвергаютс только финишному шлифованию, и, кроме того, расплав соли снижает деазо- тирование поверхности.
Нагрев под закалку ниже 850°С недостаточен дл растворени нитридов и перевода азота в твердый раствор. Нагрев выше 1050°С приводит к сильному деазотироеанию поверхности и снижению ресурса работы деталей.
Врем выдержки при закалке определ ют стандартным способом.
5Охлаждение провод т по режиму, обеспечивающему полное протекание мартен- ситного превращени - дл стали 25Х5М это 5-8 %-ный раствор NaCI, дл 18Х2Н4МА охлаждение необходимо продолжить в жид0 ком азоте.
Отпуск при температуре ниже 100°С недостаточен дл сн ти закалочных напр жений; выше 180°С - приводит к снижению эксплуатационной стойкости.
5 Выдержка приотпуске менее 0,5 ч недостаточна дл сн ти закалочных напр жений . Выдержка более 2 ч экономически нецелесообразна.
0 Предложенным способом обработаны партии деталей по 500 шт. в каждой - корпуса распылителей из стали 18Х2Н4МА и плунжерные пары из стали 25Х5М.
Детали помещают в нагревательное ус5 тройство газостата и герметизируют его ка- меру. После этого камеру вакуумируют, заполн ют газообразным азотом и повышают его давление до 10-200 МПа. По дости-. жении требуемого согласно технологии
0 давлени включают нагревательное устройство и повышают температуру до 750- 1100°С, выдерживают при этих режимах 0,5-5 ч и провод т охлаждение до комнатной температуры,
5 Азотированные издели подвергают нагреву под закалку до 850-1050°С в сол ной ванне 50% NaCI + 50% KCI, выдерживают 5-10 мин и охлаждают подрежиму, предотвращающему образование остаточного аус0 тенита - дл плунжерных пар из стали 25Х5М, охлаждение провод т в 5-8%-ном растворе Nad в воде, дл корпусов распылителей из стали 18Х2Н4МА необходимо продолжить охлаждение, например, в жид5 ком азоте или твердой углекислоте. После закалки детали подвергают отпуску при 400-180°С в течение 0,5-2 ч.
Обработанные предложенным спосо- 0 бом детали подвергают ускоренным стендовым испытани м, которые имитируют реальную работу деталей при поступлении топлива с абразивом,
5 Стендовые испытани показали, что ресурс работы корпусов распылителей повысилс с 2-4 до8-10 тыс. ч. а плунжерных пар с 3-5 до 10-12 тыс. ч при отсутствии разброса по стойкости деталей, обработанных по одному режиму.
720037328
Предложенный способ менее длителен высоких нагрузках, в том числе и в агрессивно времени, чем известный и экологически ных средах, поскольку топливо, особенно чистый,.дизельное, содержит значительное количество серы.
Все эти преимущества делают предла- 5
гаемое техническое решение перспектив- (56) 1. Лахтин Ю. М. Химико-термическа ным дл внедрени на заводах, где обработка металлов. 1985, с. 114. требуютс глубокие упрочненные слои на2. Авторское свидетельство СССР
детал х, работающих в услови х износа при № 899712, кл. С 23 С 8/26,1980.
10
Claims (1)
- Формула изобретени в течение 0,5 - 5,0 ч, а после охлаждениСПОСОВ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ ДЕ- Ј™ Й5 Т ТАЛЕЙ, включающий нагрев и выдержку в Ј fl2J2L I Г МННв 8ЫДвРЖ азотсодержащей среде и охлаждение, от- ±f Bf Щ твеРдого личающийе тем, чтГныдержку провод т в EE22L ЧвГ° ПРОвОДЯТ °Хатмосфере газообразного азот придавлв- 3222Ги . У предотвращающему ;нии 10Ф-Ш МПа, температуре 7ВОР- 11(ХГС
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5063725 RU2003732C1 (ru) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | Способ обработки стальных деталей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5063725 RU2003732C1 (ru) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | Способ обработки стальных деталей |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003732C1 true RU2003732C1 (ru) | 1993-11-30 |
Family
ID=21614001
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5063725 RU2003732C1 (ru) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | Способ обработки стальных деталей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2003732C1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2506342C1 (ru) * | 2013-02-07 | 2014-02-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") | Способ азотирования деталей и устройство для его осуществления |
RU2526639C2 (ru) * | 2009-02-18 | 2014-08-27 | Х.Е.Ф. | Способ обработки деталей для кухонной утвари |
RU2585909C2 (ru) * | 2011-12-07 | 2016-06-10 | Соларис Холдингз Лимитед | Способ улучшения механических свойств изделий из металлов и сплавов |
RU2596539C2 (ru) * | 2011-07-15 | 2016-09-10 | Х.Э.Ф. | Способ охлаждения металлических деталей, которые были подвергнуты обработке азотированием/нитроцементацией в ванне с расплавленной солью, устройство для осуществления способа и обработанная металлическая деталь |
EP3825438A4 (en) * | 2018-08-31 | 2022-03-16 | Nihon Parkerizing Co., Ltd. | PROCESS FOR THE PRODUCTION OF SURFACE HARDENED MATERIAL |
-
1992
- 1992-09-30 RU SU5063725 patent/RU2003732C1/ru active
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2526639C2 (ru) * | 2009-02-18 | 2014-08-27 | Х.Е.Ф. | Способ обработки деталей для кухонной утвари |
RU2596539C2 (ru) * | 2011-07-15 | 2016-09-10 | Х.Э.Ф. | Способ охлаждения металлических деталей, которые были подвергнуты обработке азотированием/нитроцементацией в ванне с расплавленной солью, устройство для осуществления способа и обработанная металлическая деталь |
RU2585909C2 (ru) * | 2011-12-07 | 2016-06-10 | Соларис Холдингз Лимитед | Способ улучшения механических свойств изделий из металлов и сплавов |
RU2506342C1 (ru) * | 2013-02-07 | 2014-02-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") | Способ азотирования деталей и устройство для его осуществления |
EP3825438A4 (en) * | 2018-08-31 | 2022-03-16 | Nihon Parkerizing Co., Ltd. | PROCESS FOR THE PRODUCTION OF SURFACE HARDENED MATERIAL |
US11332818B2 (en) | 2018-08-31 | 2022-05-17 | Nihon Parkerizing Co., Ltd. | Method for producing surface-hardened material |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100828276B1 (ko) | 침탄 질화 담금질된 마텐자이트 스테인리스 스틸 | |
US8753457B2 (en) | Nitrogen alloyed martensitic stainless steel and process | |
US9260775B2 (en) | Low alloy steel carburization and surface microalloying process | |
Farrahi et al. | An investigation into the effect of various surface treatments on fatigue life of a tool steel | |
CN101392361A (zh) | 马氏体不锈钢氮碳共渗方法及其制品 | |
JPWO2003050321A1 (ja) | 真空浸炭窒化方法 | |
JPH0234766A (ja) | 浸炭焼入方法 | |
KR100732506B1 (ko) | 내마모성에 우수한 표면탄질화 스테인리스강 부품 및 그제조방법 | |
CN100494498C (zh) | 金属材料的表面处理方法 | |
US5707460A (en) | Method of producing parts having improved wear, fatigue and corrosion resistance from medium alloy, low carbon steel and parts obtained therefrom | |
US3117041A (en) | Heat treated steel article | |
RU2003732C1 (ru) | Способ обработки стальных деталей | |
JPH0598343A (ja) | 鋼の表面硬化処理法及び表面硬化処理装置 | |
RU2532777C1 (ru) | Способ комбинированной химико-термической обработки деталей машин из теплостойких сталей | |
BR0206051B1 (pt) | processo para o tratamento térmico de peças a serem trabalhadas feitas de aço resistente ao calor. | |
JP2006249486A (ja) | 金属の窒化方法 | |
US3216869A (en) | Method of heat treating steel | |
Heuer | Low-pressure carburizing | |
JPH02149616A (ja) | 窒化処理した鋼部材の製造方法 | |
SENATORSKI et al. | Wear resistance characteristics of thermo-chemically treated structural steels | |
JP2005036279A (ja) | 鋼の表面硬化方法およびそれによって得られた金属製品 | |
RU2109081C1 (ru) | Способ изготовления стальной детали | |
JPS5625962A (en) | Two-stepped hardening method for steel | |
Krauss | The relationship of microstructure to fracture morphology and toughness of hardened hypereutectoid steels | |
GB2328953A (en) | A process for hardening high alloy steels |