RU2477336C1 - Способ цементации металлического изделия - Google Patents
Способ цементации металлического изделия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2477336C1 RU2477336C1 RU2011131656/02A RU2011131656A RU2477336C1 RU 2477336 C1 RU2477336 C1 RU 2477336C1 RU 2011131656/02 A RU2011131656/02 A RU 2011131656/02A RU 2011131656 A RU2011131656 A RU 2011131656A RU 2477336 C1 RU2477336 C1 RU 2477336C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- container
- product
- powder
- electrodes
- metal product
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к цементации металлических изделий, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения деталей машин и инструмента. Металлическое изделие размещают в контейнере с электропроводной порошковой средой, содержащей легирующий элемент. Затем проводят нагрев порошковой смеси за счет пропускания через нее электрического тока с использованием электродов, при этом в качестве электродов используют контейнер и изделие с соотношением площадей, составляющим величину не менее 10:1. В качестве электропроводной среды используют порошок каменного угля зернистостью 0,3-0,6 мм. Контейнер выполняют в форме, соответствующей форме поверхности упрочняемого изделия, которое располагают в контейнере эквидистантно. Ускоряется процесс диффузионного насыщения, и достигается равномерность глубины слоя по периметру изделия, снижаются энергетические затраты, и повышается экологичность процесса. 3 ил., 1 пр.
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к диффузионной цементации металлических материалов, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения деталей машин и инструмента.
Известен классический способ цементации, заключающийся в диффузионном насыщении из порошковых сред, размещенных в герметизируемых контейнерах, с использованием печного нагрева (Ворошнин Л.Г. Теория и технология химико-термической обработки: учебное пособие. Минск: Новое знание, 2010, стр.88).
Способ отличается большой энергоемкостью вследствие длительности процесса обработки в связи с необходимостью прогрева всего контейнера и последующей выдержки для диффузионного насыщения.
Известен способ диффузионного насыщения металлических изделий в порошковых токопроводящих смесях, нагреваемых за счет пропускания электрического тока (Ворошнин Л.Г. Теория и технология химико-термической обработки: учебное пособие. Минск: Новое знание, 2010, стр.101). В процессе обработки, кроме изделия, в огнеупорный муфель помещают два электрода, засыпают их порошковой смесью и закрывают крышкой. На электроды, расположенные с противоположных сторон муфеля, подается электрическое напряжение 10…59 В.
При таком способе обработки скорость диффузионного насыщения выше, чем в вышеописанном классическом способе, но остается недостаточно высокой и энергозатратной из-за необходимости нагревания всего объема токопроводящей смеси.
Наиболее близким по выполнению является способ цементации металлических изделий, при котором изделия помещают в печь с кипящим слоем порошка графита, нагрев которого осуществляется пропусканием электрического тока с помощью электродов (а.с. SU №375322, МПК C23C 8/64, 10.05.1973 г.).
Данный способ характеризуется недостаточной скоростью насыщения (на стали 25 толщина слоя 0,8 мм за 30 мин) и неравномерностью образующегося диффузионного слоя, обусловленной более интенсивным прогревом образца со сторон, обращенных к электродам. Кроме того, способ предполагает высокие энергетические и материальные затраты, вызванные необходимостью создания виброкипящего слоя с помощью продувки нейтральным газом, воздухом или вибрации.
Техническим результатом предлагаемого изобретения являются ускорение процесса диффузионного насыщения, достижение равномерности глубины слоя по периметру изделия, а также снижение энергетических затрат.
Технический результат достигается тем, что в способе цементации металлического изделия, включающем размещение металлического изделия в контейнере с электропроводной порошковой средой, содержащей легирующий элемент, нагрев порошковой смеси за счет пропускания через нее электрического тока с использованием электродов, отличием является то, что в качестве электродов используют контейнер и изделие с соотношением площадей, составляющим величину не менее 10:1, а в качестве электропроводной порошковой среды - порошок каменного угля зернистостью 0,3-0,6 мм, при этом контейнер выполняют в форме, соответствующей форме поверхности упрочняемого изделия, которое располагают в контейнере эквидистантно.
Выполнение контейнера в форме поверхности упрочняемого изделия и расположение изделия эквидистантно относительно контейнера при соотношении площадей контейнера и изделия не менее 10:1 обеспечивает возможность концентрации электрического тока на поверхности изделия и локализации микродуговых разрядов в ограниченном объеме вокруг поверхности изделия в слое порошковой смеси глубиной до 4-6 мм, что способствует получению равномерного по глубине диффузионного слоя. При достижении в процессе нагрева порошком каменного угля температуры возгорания инициируется экзотермическая реакция горения, приводящая к активации адсорбции атомов углерода и дополнительному нагреву поверхности изделия, что ускоряет процесс диффузионного насыщения, а также снижает энергетические затраты.
Диапазон размеров частиц порошка каменного угля 0,3-0,6 мм обусловлен тем, что при размере менее 0,3 мм большое количество мелких пылевидных частиц увлекается газами, выделяющимися при нагревании и возгорании порошковой среды, и удаляется из зоны контакта с упрочняемым изделием. При размере частиц более 0,6 мм существенно уменьшается электрическое сопротивление порошковой среды, значительно возрастает ток в электрической цепи контейнер - порошковая среда - металлическое изделие, что приводит к возникновению в порошковой среде мощных электрических разрядов, также удаляющих частицы порошка из зоны контакта с упрочняемым изделием.
Ниже приведен пример реализации способа.
Образцы из стали марки 20Х цилиндрической формы диаметром 12 мм и длиной 30 мм закрепляли в металлическом зажиме, устанавливали вертикально в центре металлического контейнера цилиндрической формы диаметром 70 мм и высотой 100 мм и засыпали на половину длины образца порошком каменного угля зернистостью 0,3-0,6 мм, выполняющим функцию токопроводящей смеси и источника атомарного углерода для процесса цементации. Затем подключали источник электрического тока таким образом, что одним электродом являлся контейнер, а другим - образец. Напряжение плавно регулировалось в интервале 0-50 В. В результате сначала наблюдалось образование микродуговых разрядов вокруг образца (фото 1), а через 20 с там же возникала область нагрева и последующего возникновения экзотермической реакции горения угольного порошка (фото 2). Общая продолжительность выдержки в процессе диффузионного насыщения составила 90 с. Результаты обработки оценивали по глубине науглероженного слоя со структурой перлита с помощью микроструктурного анализа на поперечном микрошлифе (фото 3). Глубина науглероженного слоя по периметру образца составила 0,3 мм.
Сравнение достигнутого значения глубины слоя, полученного за 1,5 минуты, с результатами использования известного способа показывает, что предлагаемый способ отличается ускорением процесса диффузионного насыщения. Способ позволяет получить равномерную глубину науглероженного слоя по периметру образца, снизить энергозатраты за счет энергии, выделяемой при горении угольного порошка, и не требует продувки газами или вибрации контейнера.
Claims (1)
- Способ цементации металлического изделия, включающий размещение металлического изделия в контейнере с электропроводной порошковой средой, содержащей легирующий элемент, нагрев порошковой смеси за счет пропускания через нее электрического тока с использованием электродов, отличающийся тем, что в качестве электродов используют контейнер и изделие с соотношением площадей не менее 10:1, а в качестве электропроводной среды - порошок каменного угля зернистостью 0,3-0,6 мм, при этом контейнер выполняют в форме, соответствующей форме поверхности упрочняемого изделия, которое располагают в контейнере эквидистантно.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011131656/02A RU2477336C1 (ru) | 2011-07-27 | 2011-07-27 | Способ цементации металлического изделия |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011131656/02A RU2477336C1 (ru) | 2011-07-27 | 2011-07-27 | Способ цементации металлического изделия |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011131656A RU2011131656A (ru) | 2013-02-10 |
RU2477336C1 true RU2477336C1 (ru) | 2013-03-10 |
Family
ID=49119375
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011131656/02A RU2477336C1 (ru) | 2011-07-27 | 2011-07-27 | Способ цементации металлического изделия |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2477336C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2555320C1 (ru) * | 2014-01-21 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Донской государственный технический университет" | Способ поверхностного упрочнения металлических изделий |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU375322A1 (ru) * | 1969-07-31 | 1973-03-23 | Способ цементации изделий в кипящем слое | |
RU2107111C1 (ru) * | 1995-10-25 | 1998-03-20 | Борис Аркадьевич Спешков | Способ химико-термической обработки металлов |
EP1609878A1 (en) * | 2003-03-31 | 2005-12-28 | Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha | Carbon-coated aluminum and method for producing same |
US20080041497A1 (en) * | 2004-10-27 | 2008-02-21 | Zelin Michael G | Carburized Wire and Method for Producing the Same |
RU76918U1 (ru) * | 2008-05-04 | 2008-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" | Вакуумная ионно-плазменная установка |
-
2011
- 2011-07-27 RU RU2011131656/02A patent/RU2477336C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU375322A1 (ru) * | 1969-07-31 | 1973-03-23 | Способ цементации изделий в кипящем слое | |
RU2107111C1 (ru) * | 1995-10-25 | 1998-03-20 | Борис Аркадьевич Спешков | Способ химико-термической обработки металлов |
EP1609878A1 (en) * | 2003-03-31 | 2005-12-28 | Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha | Carbon-coated aluminum and method for producing same |
US20080041497A1 (en) * | 2004-10-27 | 2008-02-21 | Zelin Michael G | Carburized Wire and Method for Producing the Same |
RU76918U1 (ru) * | 2008-05-04 | 2008-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" | Вакуумная ионно-плазменная установка |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЛЯХОВИЧ Л.С. Химико-термическая обработка металлов и сплавов // Справочник. - М.: Металлургия, 1981, с.14. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2555320C1 (ru) * | 2014-01-21 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Донской государственный технический университет" | Способ поверхностного упрочнения металлических изделий |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011131656A (ru) | 2013-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US1939712A (en) | Treatment of metals and alloys | |
Yu et al. | Boriding of mild steel using the spark plasma sintering (SPS) technique | |
RU2005105333A (ru) | Электрод для обработки поверхности электрическим разрядом, способ обработки поверхности электрическим разрядом и устройство для обработки поверхности электрическим разрядом | |
Ohno et al. | Effects of charcoal carbon crystallinity and ash content on carbon dissolution in molten iron and carburization reaction in iron-charcoal composite | |
RU2477336C1 (ru) | Способ цементации металлического изделия | |
FR2549085A1 (fr) | Procede pour durcir la surface d'objets en materiau ferreux | |
AU2002245282B2 (en) | Metallic diffusion process and improved article produced thereby | |
Xie et al. | Effects and mechanisms of an alternating current field on pack boriding | |
US2219004A (en) | Formation of chromium-containing layers on ferrous surfaces | |
RU2639755C1 (ru) | Способ газового азотирования изделий из конструкционных сталей | |
RU2553107C2 (ru) | Способ упрочнения изделий из низкоуглеродистой стали | |
Lebrun | Plasma-assisted processes for surface hardening of stainless steel | |
GB732101A (en) | Improvements in methods of and means for the heat treatment of solid bodies | |
Stepanov et al. | Microarc surface alloying of tool steels | |
JP4966961B2 (ja) | 高出力マイクロ波を使用した大型金属試料の迅速且つ均質な熱処理 | |
RU2555320C1 (ru) | Способ поверхностного упрочнения металлических изделий | |
Tarasiuk et al. | Wear resistance of steel 20MnCr5 after surfacing with micro-jet cooling | |
US799542A (en) | Process of cementing iron or steel. | |
RU2611003C1 (ru) | Способ ионного азотирования титановых сплавов | |
RU2801101C1 (ru) | Борирование поверхностных слоев углеродистой стали при помощи микродуговой наплавки | |
RU2253691C1 (ru) | Способ химико-термической обработки изделий | |
RU2527111C1 (ru) | Способ преодоления деформации колец при химико-термической обработке и устройство шахтной печи для его осуществления | |
RU2532779C1 (ru) | Способ и устройство для ускоренного азотирования деталей машин с использованием импульсов электромагнитного поля | |
JPS5562162A (en) | Vacuum carburizing method | |
Kuznetsov | Vacuum-arc hardening of metals surface |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140728 |