RU2237744C1 - Method for nicotyrating of steel parts and tools - Google Patents
Method for nicotyrating of steel parts and tools Download PDFInfo
- Publication number
- RU2237744C1 RU2237744C1 RU2003107315/02A RU2003107315A RU2237744C1 RU 2237744 C1 RU2237744 C1 RU 2237744C1 RU 2003107315/02 A RU2003107315/02 A RU 2003107315/02A RU 2003107315 A RU2003107315 A RU 2003107315A RU 2237744 C1 RU2237744 C1 RU 2237744C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- furnace
- nitrogen
- charcoal
- container
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке углеродистых и легированных сталей и изделий из них, и может найти применение в автотракторостроении, ремонте, восстановлении деталей пар трения в условиях машиностроительных предприятий серийного и опытных производств, а также в инструментальных производствах большинства отраслей промышленности.The invention relates to metallurgy, in particular to chemical-thermal treatment of carbon and alloy steels and products from them, and can find application in automotive tractor construction, repair, restoration of friction pair parts in the conditions of machine-building enterprises of serial and pilot production, as well as in tool manufacturing of most industries industry.
Известен способ формирования карбонитридных слоев с повышенными трибологическими свойствами на стальных деталях, например 30ХН2МФА, с одновременным насыщением азотом и углеродом, никотрированием в смеси аммиака и эндогаза при температурах ниже критических (В.М. Власов и др., Трибологические свойства никотрированных конструкционных сталей// Трение и износ, 2002, том 23, №1, БАН, г.Гомель, с.93-99).A known method of forming carbonitride layers with enhanced tribological properties on steel parts, for example 30XH2MFA, with simultaneous saturation with nitrogen and carbon, nicotriating in a mixture of ammonia and endogas at temperatures below critical (V.M. Vlasov et al., Tribological properties of nicotriated structural steels // Friction and Wear, 2002, Volume 23, No. 1, BAN, Gomel, pp. 93-99).
Способ применим в специальных серийных условиях производства, требует специального газоприготовительного оборудования, термических агрегатов, велики затраты на газ и электроэнергию, требуется существенная экологическая защита.The method is applicable in special serial production conditions, requires special gas preparation equipment, thermal units, the cost of gas and electricity is high, significant environmental protection is required.
Более просты, технологичны известные способы нитрооксидирования (пат. РФ 2041280, БИ №22, 1995) и нитроцементации деталей и инструмента (пат. РФ 2020188, БИ №18, 1994) с укладкой для химико-термической обработки в контейнеры или реторты с подвергающемуся пиролизу составу, содержащему карбамид, при температурах обработки ниже Acl.More simple, technologically known methods of nitrooxidation (US Pat. RF 2041280, BI No. 22, 1995) and nitrocarburizing of parts and tools (US Pat. RF 2020188, BI No. 18, 1994) with laying for chemical-thermal treatment in containers or retorts with undergoing pyrolysis a urea-containing composition at processing temperatures below A cl .
Недостатками способов являются нестабильность, неоднородность состава и свойств диффузионных слоев на длинномерных, тонкостенных деталях, а также нерациональное использование смеси вследствие выгорания компонентов при длительных выдержках, при использовании классического способа упаковки деталей в смесях.The disadvantages of the methods are the instability, heterogeneity of the composition and properties of the diffusion layers on long, thin-walled parts, as well as the irrational use of the mixture due to burnout of components during long exposures, when using the classical method of packing parts in mixtures.
Наиболее близким по сути решения является известный способ термической обработки деталей из металлов и сплавов, предусматривающий нагрев, выдержку, охлаждение деталей при химико-термической обработке в герметизированном контейнере с засыпкой при регламентированном соотношении рабочего объема к площади обрабатываемых деталей на уровне 0,5 м3/м2 с предварительным размещением вещества для диффузионного насыщения в контейнере (пат. РФ 2186860, МПК 7 С 21 D 1/74, F 27 В 5/04, F 27 D 1/18, 7/06, опубл. 10.08.2002 г., БИ №22, ч.II, 2002 - прототип).The closest in essence to the solution is the known method of heat treatment of parts from metals and alloys, which provides for heating, aging, cooling of parts during chemical-thermal treatment in a sealed container with filling at a regulated ratio of the working volume to the area of the processed parts at a level of 0.5 m 3 / m 2 with preliminary placement of the substance for diffusion saturation in the container (US Pat. RF 2186860, IPC 7 C 21 D 1/74, F 27 B 5/04, F 27 D 1/18, 7/06, publ. 10.08.2002 g ., BI No. 22, part II, 2002 - prototype).
К недостаткам вышеописанного способа можно отнести недостаточную стабильность процесса, а также неоднородность и неравномерность слоев по сечению длинномерных деталей вследствие прогрессирующего истощения насыщающей среды.The disadvantages of the above method include the lack of stability of the process, as well as the heterogeneity and unevenness of the layers over the cross section of long parts due to the progressive depletion of the saturating medium.
Предлагаемый способ решает задачу стабилизацию диффузионного процесса при длительных выдержках, улучшение качества, состава и свойств диффузионных слоев на сталях различных классов.The proposed method solves the problem of stabilization of the diffusion process with long exposures, improving the quality, composition and properties of diffusion layers on steels of various classes.
При этом с целью повышения качества диффузионных карбонитрированных слоев, скорости и равномерности насыщения за счет увеличения срока истощения насыщающей смеси, а также для повышения скорости формирования износостойких никотрированных слоев при снижении деформации деталей и инструмента, улучшения экологической чистоты процесса, повышения технологичности и простоты осуществления в условиях мелкосерийных, ремонтных предприятий в известном способе химико-термической обработки предусматриваются новые технологические решения.Moreover, in order to improve the quality of diffusion carbonitriated layers, the speed and uniformity of saturation by increasing the depletion time of the saturating mixture, as well as to increase the rate of formation of wear-resistant nicotriated layers while reducing the deformation of parts and tools, improving the environmental cleanliness of the process, improving manufacturability and ease of implementation under conditions small-scale, repair enterprises in the known method of chemical-heat treatment provide new technological solutions.
Для решения поставленной задачи предлагается проводить обработку деталей и инструментов путем упаковки их в двойном контейнере, во внутреннем обрабатываемые детали в свежеприготовленной смеси с введением в древесноугольную основу азотсодержащих компонентов из расчета 6-10 г компонентов на квадратный сантиметр никотрируемых деталей и помещением внутреннего контейнера дном вверх, во второй контейнер с засыпкой первого (упакованного) контейнера отработанным древесноугольным карбюризатором. При этом в состав смеси первого контейнера к древесному углю и карбамиду добавляют в качестве азотсодержащей добавки 10-15% трилона-Б. Одновременно количество карбамида в смеси берут вдвое выше, чем содержание трилона-Б.To solve this problem, it is proposed to carry out the processing of parts and tools by packing them in a double container, in the inner workable parts in a freshly prepared mixture with the introduction of nitrogen-containing components into the charcoal base at the rate of 6-10 g of components per square centimeter of nicotized parts and placing the inner container upside down, into a second container filled with the first (packaged) container with a spent charcoal carburizer. At the same time, 10-15% Trilon-B is added as a nitrogen-containing additive to the mixture of the first container to charcoal and urea. At the same time, the amount of urea in the mixture is taken twice as high as the content of Trilon-B.
Предусматривается также проведение никотрирования с загрузкой в печь при 950-980° С и выдержкой при температурах никотрирования в течение 1 часа с последующим отключением печи и охлаждением.It is also envisaged to carry out nicotriation with loading in a furnace at 950-980 ° C and holding at nicotriating temperatures for 1 hour, followed by turning off the furnace and cooling.
Так, упаковку деталей и инструмента проводят в два контейнера, при этом никотрируемые детали и инструмент размещают в малых контейнерах в засыпке из свежеприготовленной смеси на основе древесных углей и карбамида с добавкой 10-15% трилона-Б из расчета 6-10 г/см2 никотрируемых деталей азотсодержащих компонентов и устанавливают малые контейнеры крышкой вниз в большой контейнер, заполняемый отработанной древесно-угольной смесью.So, the packaging of parts and tools is carried out in two containers, while the nicotized parts and the tool are placed in small containers filled with a freshly prepared mixture based on charcoal and urea with the addition of 10-15% Trilon-B at a rate of 6-10 g / cm 2 nicotized parts of nitrogen-containing components and install small containers with the lid down in a large container filled with spent charcoal mixture.
Суть и преимущества выбранной схемы, состава и условий никотрирования в том, что при размещении деталей типа колец поршневых, инструмента типа фрез, сверл, пресс-форм, цилиндровых вкладышей двигательных гильз в смеси в контейнерах крышкой вниз вокруг деталей в результате диссоциации и пиролиза существует активная азотнауглероживающая атмосфера в течение всего процесса никотрирования.The essence and advantages of the selected scheme, composition and nicotriation conditions are that when placing parts such as piston rings, tools such as mills, drills, molds, cylinder liners of motor sleeves in a mixture in containers in a lid down around the parts as a result of dissociation and pyrolysis, there is an active nitrogen-carbonizing atmosphere during the entire process of nicotriation.
Основные реакции диссоциации азотуглеродосодержащих компонентов при температурах 500-720° С при никотрировании в древесно-угольных смесях:The main reactions of the dissociation of nitrogen-carbon components at temperatures of 500-720 ° C during nicotation in charcoal mixtures:
карбамид (NH2)2CO→ NH3+СО+0,5N2+0,5Н2 carbamide (NH 2 ) 2 CO → NH 3 + CO + 0.5N 2 + 0.5N 2
трилон-Б (C10H8O10)Na2N2→ 9CO+N2+Na2O+2H2+СН4 Trilon-B (C 10 H 8 O 10 ) Na 2 N 2 → 9CO + N 2 + Na 2 O + 2H 2 + CH 4
при выбранном их количестве позволяют поддерживать в малых контейнерах потенциал азота и углерода не ниже 0,8-0,9%. Это обеспечивает формирование на широком спектре сталей стабильных, равномерных слоев с оптимальным содержанием ε -, γ ’- фаз и диффузионной переходной зоны, что обеспечивает высокую стабильную твердость, коррозионную стойкость и лучшие трибологические характеристики поверхности никотрированных деталей.with their selected quantity, it is possible to maintain in small containers the potential of nitrogen and carbon of not less than 0.8-0.9%. This ensures the formation on a wide range of steels of stable, uniform layers with an optimal content of ε -, γ ’- phases and a diffusion transition zone, which provides high stable hardness, corrosion resistance and the best tribological surface characteristics of nicotriated parts.
При этом истощению смеси в малых контейнерах, выгоранию компонентов препятствует и блокирует процессы окисления засыпка большого контейнера с прокладкой и крышкой, где вокруг малых контейнеров находится состав отработанной смеси. Одновременно упрощается укладка деталей, исключается герметизация сваркой или обмазкой стекло- и глиношамотными составами с последующей сушкой, облегчается выгрузка деталей после никотрирования.At the same time, the depletion of the mixture in small containers and the burnout of the components are prevented and blocked by oxidation by filling the large container with a gasket and a lid, where the composition of the spent mixture is located around small containers. At the same time, the installation of parts is simplified, sealing by welding or coating glass- and clay-chamotte compositions with subsequent drying is excluded, and the unloading of parts after nicotriation is facilitated.
Введение карбамида в смесь вдвое больше, чем трилона, связано с более стабильным и повышенным выходом по аммиаку, как основному поставщику азота атомарного, что особенно важно для легированных сталей. Но количество трилона-Б также достаточно для активации сорбционных процессов и процессов рыхления поверхности за счет присутствия натрия, улучшающего рыхление, позволяющего проводить никотрирование в том числе высокохромистых сталей, склонных к более активному окислению и пассивации.The introduction of urea into the mixture twice as much as trilon is associated with a more stable and increased yield in terms of ammonia, as the main supplier of atomic nitrogen, which is especially important for alloy steels. But the amount of Trilon-B is also sufficient to activate sorption processes and surface loosening processes due to the presence of sodium, which improves loosening and allows nicotriation, including high-chromium steels, which are prone to more active oxidation and passivation.
Проведение ускоренного прогрева путем загрузки садки в печи при температурах значительно выше критических позволяет при двухконтейнерной упаковке проводить процесс с меньшими энергетическими затратами, а медленное охлаждение садки с печью позволяет дополнительно увеличивать глубину и равномерность диффузионных слоев.Conducting accelerated heating by loading the charge in the furnace at temperatures significantly higher than critical allows for double-container packaging to carry out the process with lower energy costs, and slow cooling of the charge with the furnace can further increase the depth and uniformity of the diffusion layers.
На фиг.1 дана схема укладки деталей в малом контейнере и его размещение в большом контейнере.Figure 1 shows the layout of parts in a small container and its placement in a large container.
На фиг.2, а, б - микроструктура слоев никотрированной стали 20 и 25Х17Н4Б.In Fig.2, a, b - the microstructure of the layers of nicotated steel 20 and 25X17H4B.
На фиг.1 даны следующие обозначения: 1 - большой загрузочный контейнер, 2 - отработанный карбюризатор, 3 - крышка с прокладкой большого контейнера, 4 - детали в малом упакованном контейнере, 5 - крышка упакованного контейнера, 6 смесь в упаковочном контейнере с трилоном-Б и карбамидом; а - поршневые кольца, б - инструменты, в - гильза цилиндра в контейнере.In Fig. 1, the following notation is given: 1 - a large loading container, 2 - a used carburetor, 3 - a cover with a large container, 4 - parts in a small packed container, 5 - a cover of a packed container, 6 mixture in a packing container with Trilon-B and urea; a - piston rings, b - tools, c - cylinder liner in the container.
На фиг.2 - а-микроструктура стали никотрирование 720° С, 10 час, х150; б - х300;Figure 2 - a-microstructure of steel nicotriation 720 ° C, 10 hours, x150; b - x300;
На фиг.3, а, б: а-структура слоя с ε - и γ ’-фазами, никотрирование 620° С, 10 часов, х250, б - х300.Figure 3, a, b: a-structure of the layer with ε - and γ ’phases, nicotation 620 ° C, 10 hours, x250, b - x300.
Изобретение иллюстрируется примерами осуществления способа на нескольких наименованиях деталей и инструмента из сталей различных классов. При этом для проведения никотрирования использовали малоэнергоемкие электропечи СНОЛ-1,6.2,5.1/9И1, промышленные СНО-5.6.8/9, загрузку и укладку деталей проводили в цилиндрические малые и прямоугольного сечения контейнеры из стали 3 и из нержавеющей стали 09Х18Н10Т. В качестве углеродсодержащих компонентов применяли уголь активированный дробленый по ГОСТ 6217-74, уголь активированный гранулированный по ГОСТ 20464-73, ГОСТ 23 998-80, ГОСТ 30 268-95, а также карбюризаторы отработанные древесно-угольные по ГОСТ 2407-74Е. В качестве азотсодержащих компонентов, активаторов использовали карбамид (мочевину) техническую по ГОСТ 6691-77 и трилон-Б по ГОСТ 10 652-73, а также в вариантах незначительные добавки углекислого натрия по ГОСТ 88-89. Металлографию, измерение микротвердости проводили с использованием микроскопов ММР-4, “Неофот”, твердомера ПМТ-3 и МИТ-3.The invention is illustrated by examples of the method on several names of parts and tools made of steels of various classes. At the same time, low-energy electric furnaces SNOL-1,6.2,5.1 / 9I1, industrial SNO-5.6.8 / 9, and loading and stacking of parts in cylindrical small and rectangular sections made of steel 3 and 09X18H10T stainless steel were used for nicotriating. The carbon-containing components used were crushed activated carbon according to GOST 6217-74, granulated activated carbon according to GOST 20464-73, GOST 23 998-80, GOST 30 268-95, as well as spent charcoal carburizers according to GOST 2407-74E. As the nitrogen-containing components, activators used carbamide (urea) technical in accordance with GOST 6691-77 and Trilon-B in accordance with GOST 10 652-73, as well as in versions minor additives of sodium carbonate in accordance with GOST 88-89. Metallography and microhardness measurements were carried out using MMP-4, Neofot, and PMT-3 and MIT-3 hardness testers.
Пример 1. Пуансоны и матрицы подкладные из теплостойкой стали 4Х5МФС после закалки и отпуска на твердость НRСэ=41-42, предназначенные для горячей высадки головок болтов из стали 38ХА на молоте свободной ковки М-412, подвергали никотрированию для повышения износостойкости по предложенному способу.Example 1. The punches and dies of a heat resistant steel skid 4H5MFS after hardening and tempering to a hardness of HRC = 41-42 Oe intended for hot steel landing 38HA bolt heads on the hammer forging M-412, subjected nikotrirovaniyu for improving the wear resistance of the proposed method.
Упаковку вели в два контейнера: малый с укладкой в смеси, содержащей гранулированный активированный древесный уголь и равные количества азотсодержащих компонентов карбамида и трилона-Б из расчета 6 г/см2 насыщаемой поверхности. Каждый из малых контейнеров помещали дном вверх, крышкой вниз в большой контейнер с последующей засыпкой отработанным карбюризатором. После прогрева и выдержки в печи при температуре 620° С в течение 8 часов контейнер выгружали из печи на воздух и распаковывали малые контейнеры при температуре 50-60° С.The packaging was carried out in two containers: a small one with packing in a mixture containing granular activated charcoal and equal amounts of nitrogen-containing components of urea and trilon-B at the rate of 6 g / cm 2 of the saturated surface. Each of the small containers was placed upside down, with the lid down, in a large container, followed by backfilling with a used carburizer. After heating and aging in an oven at a temperature of 620 ° C for 8 hours, the container was unloaded from the furnace into the air and small containers were unpacked at a temperature of 50-60 ° C.
Никотрирование в смеси, содержащей 10% трилона-Б и 10% карбамида, остальное - древесный уголь, позволило получить характерные трехзонные слои, равномерные по глубине, микротвердости, с плавным переходом и изменением по содержанию ε -фазы, зоны карбонитридов при содержании в них 0,65% С и 1,4% N на глубине до 80 мкм при суммарной толщине слоя 350-370 мкм. Микротвердость в зоне карбонитридов Fe23(NC) плавно изменялась к основе и составляла H0,5H=724...724...682...641...507...460. Наличие на поверхности никотрированных матриц и пуансонов тонкой 10-14 мкм пленки окислов железа магнетита и гематита, а также хромсодержащих типа шпинелей улучшали работу формообразующих поверхностей в условиях смазки и контакта с заготовками болтов при температурах высадки 1130-1120° С. Износостойкость и разгаростойкость повысилась в 1,7 раза в сравнении с прототипом и вдвое в сравнении с никотрированием в смеси метана, природного газа и аммиака. Трудоемкость, энергоемкость и стоимость вспомогательных материалов были сокращены в суммарном исчислении в 2,2 раза.Nicotriating in a mixture containing 10% trilon-B and 10% carbamide, the rest being charcoal, allowed us to obtain characteristic three-zone layers that are uniform in depth, microhardness, with a smooth transition and a change in the content of ε-phase, carbonitride zone when they contain 0 , 65% C and 1.4% N at a depth of 80 microns with a total layer thickness of 350-370 microns. The microhardness in the Fe 23 (NC) carbonitride zone gradually changed to the base and amounted to H 0.5H = 724 ... 724 ... 682 ... 641 ... 507 ... 460. The presence on the surface of nicotriated matrices and punches of a thin 10-14 μm film of iron oxides of magnetite and hematite, as well as chromium-containing spinels, improved the work of forming surfaces under conditions of lubrication and contact with bolt blanks at disembarkation temperatures of 1130-1120 ° C. Wear resistance and heat resistance increased by 1.7 times in comparison with the prototype and double in comparison with nicotriation in a mixture of methane, natural gas and ammonia. The complexity, energy intensity and cost of auxiliary materials were reduced in total terms by 2.2 times.
При уменьшении количества азотутлеродосодержащих компонентов из расчета менее 5,5 г/см2 ухудшалось качество диффузионного слоя, снижалась толщина и количество карбонитридов в слое, что понижало эксплуатационные характеристики инструмента.With a decrease in the number of nitrogen-carbon-containing components from the calculation of less than 5.5 g / cm 2, the quality of the diffusion layer deteriorated, the thickness and amount of carbonitrides in the layer decreased, which reduced the operational characteristics of the tool.
Пример 2. Вкладыши гильз реставрационные автомобильных двигателей изготовляли из стали 20 и подвергали никотрированию по предложенному способу с укладкой по схеме контейнер в контейнере. При этом засыпку малых контейнеров, где находились вкладыши, вели составом из колотого древесного угля с введением в каждую садку азотсодержащих карбамида и трилона-Б из расчета 10 г/см2 обрабатываемой поверхности. Малые контейнеры располагали крышкой вниз (фиг.1, поз. в) в больших контейнерах с засыпкой отработанной смесью.Example 2. The liners of the sleeves of the restoration of automobile engines were made of steel 20 and subjected to nicotization according to the proposed method with laying according to the scheme of the container in the container. At the same time, the filling of small containers where the inserts were located was carried out with a composition of chipped charcoal with the introduction of nitrogen-containing urea and trilon-B into each cage at the rate of 10 g / cm 2 of the treated surface. Small containers were placed with the lid down (Fig. 1, item c) in large containers filled with the spent mixture.
После загрузки больших контейнеров в печь, разогретую до 950° С, и выдержки в течение 1,5 часов прогрев велся в отключенной печи и после прогрева садки проводилась выдержка при 720° С в течение 10 часов с охлаждением деталей в ящиках вместе с печью. На фиг.2, а и б показана микроструктура никотрированных слоев на стали 20 после названной обработки. Полученные карбонитридные слои имели микротвердость H0,5H=502-618 при глубине диффузионных слоев 450-470 мкм. Практически отсутствовало зонное окисление, характерное для известного способа обработки. Коэффициент трения в условиях работы со смазкой в поршневой паре составлял 0,08-0,09 и был лучше, чем при классическом карбонитрировании в газовых атмосферах из эндогаза и аммиака. Обработка позволила получить вкладыши с минимальной деформацией 3-5 мкм, улучшились условия запрессовки, притирки и доводки восстанавливаемых цилиндров. Ресурс работы достиг 4500-5620 часов и был на уровне стандартизованных серийного производства. При затратах в 2,8 раза ниже, чем при проведении никотрирования в газовых средах, износостойкость возросла в 1,4 раза. Процесс осуществлялся в условиях малого предприятия “Дизель”, был универсален, прост в осуществлении и экологически чист.After loading large containers into a furnace heated to 950 ° C and holding for 1.5 hours, heating was carried out in a disconnected furnace, and after heating the cage, holding was carried out at 720 ° C for 10 hours with cooling of the parts in boxes with the furnace. Figure 2, a and b shows the microstructure of nicotated layers on steel 20 after the above treatment. The resulting carbonitride layers had a microhardness of H 0.5H = 502-618 with a diffusion layer depth of 450-470 μm. There was practically no zone oxidation characteristic of the known processing method. The friction coefficient under conditions of working with a lubricant in a piston pair was 0.08-0.09 and was better than with classical carbonitriding in gas atmospheres from endogas and ammonia. The treatment made it possible to obtain liners with a minimum deformation of 3-5 μm, the conditions for pressing in, lapping and finishing of the restored cylinders improved. The resource of work reached 4500-5620 hours and was at the level of standardized mass production. At a cost of 2.8 times lower than when nicotriating in gaseous media, wear resistance increased by 1.4 times. The process was carried out in a small enterprise “Diesel”, was universal, easy to implement and environmentally friendly.
Пример 3. Колонки литформ литья под давлением деталей из алюминиевого сплава АЛ-2 изготовляли из стали 25Х17Н4Б и никотрировали по предложенному способу. Укладку в малые контейнеры вели засыпкой смесью, содержащей 30% карбамида и 15% трилона-Б, остальное - древесный уголь березовый, помещая малые контейнеры с деталями крышкой вниз (фиг.1, поз. б) в большой контейнер с засыпкой отработанной смесью, одновременно с колонками в контейнер устанавливали образцы-свидетели для проведения всесторонних исследований и измерений. Количество азотсодержащих добавок составляло 8 г/см2 с учетом поверхности обрабатываемых образцов. После никотрирования при 620° С в течение 10 часов на стали 25Х17Н4Б формировался характерный слой с четко выявляемыми при металлографии зонами -ε , -γ ’ и диффузионной карбонитридной фазы (фиг.3, а, б).Example 3. Columns of lithium-pressure die-casting of parts from aluminum alloy AL-2 were made of steel 25Kh17N4B and were nicotriated by the proposed method. Laying in small containers was carried out by filling with a mixture containing 30% urea and 15% Trilon-B, the rest was birch charcoal, placing small containers with parts with the lid down (Fig. 1, item b) in a large container filled with spent mixture, simultaneously with columns, test specimens were installed in the container for comprehensive research and measurement. The amount of nitrogen-containing additives was 8 g / cm 2 taking into account the surface of the processed samples. After nicotriation at 620 ° C for 10 hours, a characteristic layer was formed on 25Kh17N4B steel with zones -ε, -γ 'and diffusion carbonitride phase clearly identified by metallography (Fig. 3, a, b).
В таблице приведены свойства диффузионных слоев, получаемых при никотрировании различных сталей по предложенному способу и по известной технологии.The table shows the properties of diffusion layers obtained by nicotriation of various steels according to the proposed method and the known technology.
Как показали исследования, при обработке по схеме контейнер в контейнере в выбранных составах и расходах азотуглеродосодержащих компонентов на рабочих поверхностях оснастки формируются равномерные, прочно связанные слои, имеющие более чем в известных способах обработки износостойкость, теплостойкость, разгаростойкость, позволяющие повысить время работы в условиях частых теплосмен в 1,8-1,9 раза.Studies have shown that when processing according to the container-in-container scheme, in the selected compositions and expenses of nitrogen-carbon components, uniform, firmly bonded layers are formed on the working surfaces of the tooling, having wear resistance, heat resistance, heat resistance, more than in the known processing methods, allowing to increase operating time under conditions of frequent heat exchange 1.8-1.9 times.
При сравнительном анализе толщина и качество диффузионных слоев при обработке по предложенному и известному способам установлено, что известный способ практически неэффективен для хромистых сталей с 5-17% хрома. Слои на хромистых сталях неравномерны, пятнисты, повышенное окисление поверхности, отсутствие депассивации поверхности, в результате скорость формирования слоя ниже в 3-4 раза, чем в предложенном способе.In a comparative analysis, the thickness and quality of the diffusion layers during processing by the proposed and known methods found that the known method is practically ineffective for chromium steels with 5-17% chromium. The layers on chrome steels are uneven, spotty, increased surface oxidation, the absence of surface depassivation, as a result, the layer formation rate is 3-4 times lower than in the proposed method.
Предложенный способ упаковки и выбранное количество азотуглеродосодержащих компонентов, один из которых содержит также натрий, практически универсален для малолегированных, высокохромистых и высоколегированных сталей. Так, никотрирование инструмента из стали Р6М5, Р6М5К5 при температурах не выше температуры отпуска 550-560° С позволило повысить износостойкость тонких сверл и фрез в 1,2-1,3 раза в сравнении с известными способами азотирования и карбонитрирования.The proposed packaging method and the selected amount of nitrogen-carbon-containing components, one of which also contains sodium, is practically universal for low-alloy, high-chromium and high-alloy steels. Thus, nicotriation of tools made of R6M5, R6M5K5 steel at temperatures not higher than the tempering temperature of 550-560 ° C allowed to increase the wear resistance of thin drills and mills by 1.2-1.3 times in comparison with the known methods of nitriding and carbonitriding.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003107315/02A RU2237744C1 (en) | 2003-03-17 | 2003-03-17 | Method for nicotyrating of steel parts and tools |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003107315/02A RU2237744C1 (en) | 2003-03-17 | 2003-03-17 | Method for nicotyrating of steel parts and tools |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003107315A RU2003107315A (en) | 2004-09-27 |
| RU2237744C1 true RU2237744C1 (en) | 2004-10-10 |
Family
ID=33537729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003107315/02A RU2237744C1 (en) | 2003-03-17 | 2003-03-17 | Method for nicotyrating of steel parts and tools |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2237744C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2463381C1 (en) * | 2011-07-18 | 2012-10-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский государственный технический университет" | Method for carbonitriding of parts from high-chromium steels |
-
2003
- 2003-03-17 RU RU2003107315/02A patent/RU2237744C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| МИНКЕВИЧ А.Н. Химико-термическая обработка стали. - М.: Машгиз, 1950, с.316 и 317. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2463381C1 (en) * | 2011-07-18 | 2012-10-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский государственный технический университет" | Method for carbonitriding of parts from high-chromium steels |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8182617B2 (en) | Nitrogen alloyed stainless steel and process | |
| Arai | The thermo-reactive deposition and diffusion process for coating steels to improve wear resistance | |
| GB1562739A (en) | Atmosphere compositions and methods of using same for surface treating ferrous metals | |
| Ozdemir et al. | Formation of chromium nitride layers on AISI 1010 steel by nitro-chromizing treatment | |
| Krastev | Improvement of corrosion resistance of steels by surface modification | |
| CN102125862B (en) | Low-temperature carbonitriding catalyst and carbonitriding method thereof | |
| Ermakov et al. | Resistance to brittle fracture and availability of austenitic steels | |
| Kostyk | Development of innovative method of steel surface hardening by a combined chemical-thermal treatment | |
| RU2237744C1 (en) | Method for nicotyrating of steel parts and tools | |
| Kalu et al. | Development of an environmentally friendly in-situ pack-cyaniding technique | |
| Gawroński | Residual stresses in the surface layer of M2 steel after conventional and low pressure (‘NITROVAC 79’) nitriding processes | |
| Balandin | Surface hardening of die steels by diffusion boronizing, borocopperizing, and borochromizing in fluidized bed | |
| Ulakhanov et al. | Surface processing technology in improving operational properties of hot-work tool steel | |
| Drajewicz et al. | The Diffusion Coatings for Industrial Tool Application | |
| Altena et al. | Low pressure carburizing with high pressure gas quenching. | |
| Veselovsky et al. | Predicting the thickness of the hardening coating during diffusion metallization of cast iron | |
| RU2314363C1 (en) | Compound for carbonitriding of articles made from alloyed steels | |
| Rabeeh | Ultra-fast boriding and surface hardening of low carbon steel | |
| CA1304658C (en) | Method for the surface treatment of an iron or iron alloy article | |
| Середа et al. | SURFACE HARDENING OF CONSTRUCTION MATERIALS WITH THE USE OF COMPOSITE SATURATING CHARGES | |
| RU2348736C1 (en) | Method of photochemical processing of steels in powder mixtures | |
| RU2463381C1 (en) | Method for carbonitriding of parts from high-chromium steels | |
| Schwartz | New innovative heat treating processes | |
| RU2757021C1 (en) | Method for hardening parts made of tool and structural steels in carburized environment | |
| Yorulmaz | An investigation of boriding of medium carbon steels |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080318 |