SU1520140A1 - Способ газовой цементации стальных изделий - Google Patents

Способ газовой цементации стальных изделий Download PDF

Info

Publication number
SU1520140A1
SU1520140A1 SU874187380A SU4187380A SU1520140A1 SU 1520140 A1 SU1520140 A1 SU 1520140A1 SU 874187380 A SU874187380 A SU 874187380A SU 4187380 A SU4187380 A SU 4187380A SU 1520140 A1 SU1520140 A1 SU 1520140A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
heating
atmosphere
products
saturation
diffusion
Prior art date
Application number
SU874187380A
Other languages
English (en)
Inventor
Игорь Александрович Чернов
Владимир Александрович Арутюнов
Валерий Анатольевич Ковригин
Original Assignee
Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт "Теплопроект"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт "Теплопроект" filed Critical Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт "Теплопроект"
Priority to SU874187380A priority Critical patent/SU1520140A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of SU1520140A1 publication Critical patent/SU1520140A1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/20—Carburising
    • C23C8/22—Carburising of ferrous surfaces

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к области теплотехники, в частности к способам химико-термической обработки изделий, например их цементации и нитроцементации, и может найти применение в машиностроительной, авиационной, автомобильной промышленности. Целью изобретени   вл етс  интенсификаци  процесса насыщени  и снижение расхода эндогаза. Способ химико-термической обработки изделий в печах непрерывного действи  включает нагрев, насыщение поверхностного сло , диффузионную выдержку и подстуживание перед закалкой с использованием рециркул ции технологической атмосферы на всех стади х процесса химико-термической обработки. На стади х нагрева от 1000 К до температуры процесса цементации и подстуживани  перед закалкой циркул цию технологической атмосферы осуществл ют со скоростью 2,0-5,0 м/с, при этом подачу газа-носител  на стади х нагрева, насыщени  и диффузионной выдержки производ т в момент загрузки-выгрузки изделий. 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к теплотехнике , в частности к способам химико- термической обработки изделий, например их цементации и нитроцементации, и может найти применение в машиностроительной , авиационной, автомобильной , тракторной промышленности и в р де других областей народного хоз йства.
Цель изобретени  - интенсификаци  процесса химико-термической обработки изделий и снижение расхода эндо газа.
С способе химико-термической обработки изделий в печах непрерывного действи , включающем нагрев, насьпцение поверхностного сло , диффузионную вьщержку и подстуживание перед закалкой с использованием рециркул ции технологической атмосферы, при нагреве от 1000 К до температуры це- ментахши и подстуживании перед закалкой циркул цию технологической атмосферы осуществл ют со скоростью 2,0-5,0 м/с. Это позвол ет резко сократить подачу свежей технологической .атмосферы, oco6etfHo эндогаза.
Предлагаемый способ химико-термической обработки изделий осуществл ют следуницим образом.
В пространстве цементационной (нитроцементационной) печи вентил тоел
ю
ры или иные средства циркул ции технологической атмосферы устанавливаютс  только в зонах нагрева и цодсту- живани  в интервалах указанных температур или в области регулируемого снижени  поверхностной концентрации карбюризатора. Рабочее пространство нагретой печи заполн етс  технологической атмосферой, состо щей из газаносител  и карбюризатора. Издели , например поршневые пальцы, загруженные на поддоны с приспособлени ми в виде отдельных садок, Поступают с заданным интервалом времени с внеш- него конвейера через загрузочный тамбур в зону нагрева рабочего пространства печи. Нагрев изделий производитс  в потоках технологической-атмосферы , циркулирующей также и вблизи по- верхности нагревателей и стен рабочего пространства, что способству- ет выравниванию температуры деталей (по сечению каждой садки. i Интенсивна  циркул ци  атмосферы
на стадии нагрева в области сущес- . твовани  измен ющегос  градиента углеродного потенциала атмосферы вблизи I поверхности изделий сопровождаетс  - I С1рачкообразным ускорением восстанов ;лени  состава и науглер-оживающей спо собности технологической атмосферы, Это приводит к ускорению первого этапа Науглероживани  - предельного насыщени  поверхности изделии, а также к ускорению процесса в целом и сниже нию отклонений по толпщне упрочн емого сло .
После предельного насыщени  поверхностного сло  изделий завершаетс  их нагрев. На стадии диффузионной выдержки интенсивность перехода углерода через границу газ-металл на 2-3 пор дка ниже, чем на первом этапе , и не зависит от скорости циркул ции технологи сеской атмосферы. В эту зону перетекают потоки циркулирующей атмосферы из зоны нагрева, предотвраща  образование локальных застойных объемов технологической атмосферы, так как устранены пережим рабочего пространства, раздел ющие зоны нагрева, цементации и дифузион- ной выдержки.
После проведени  диффузионной выдержки и образовани  цементованного сло  от заданной толщины поддоны с издели ми попадают в зону подстужи- вани , отделенную режимом. Эта ста
.
Q j JQ 25
50
55
30
35
40
45
ди  химико-термической обработки проводитс  в циркулирующем со скоростью 2,0-5,0 м/с потоке технологической атмосферы, что позвол ет обеспечить стабильную величину концентрации карбюризатора на поверхности всех изделий и равномерность температуры садки перед выгрузкой.
Газоввод расположен в зоне нагрева и отводитс  технологическа  атмосфера через тамбур выгрузки на свечу.
При уменьшении скорости циркул ции технологической атмосферы в процессе нагрева ниже 2,0 м/с резко снижаетс  конвективна  теплоотдача от нагревателей к издели м, расположенным в центре садки, и замедл етс  их нагрев, Это приводит к увеличению перепада температуры по сечению садки и ускоренному сажеобразованиш в более хо- лодных точках садки, перемещаемой в зону диффузионного насыщени .
Вследствие увеличени  продолжительности нагрева некоторых изделий и задернжи начала процесса науглероживани  увеличиваютс  отклонени  по содержанию углерода в слое и толщине науглероженного сло . Кроме того, повышаетс  тe fflepaтypa поверхности нагревателей и сокращаетс  срок службы увеличиваютс  отклонени  в составе технологической атмосферы печи. ,Чем ниже скорость рециркул ции техно- логи ческой атмосферы печи, тем больше врем  восстановлени  состава тех- 1нологической атмосферы печи.
В глубинных (област х садки, где циркул ци  вследствие местных сопротивлений минимальна или отсутствует, предельное нacьш eниe поверхности изделий соответствует не среднему уровню углеродного потенциала, а локальному составу технологической атмосферы , и может продолжатьс  на пор док дольше, способству  дополнительному замедлению процесса и увеличению разброса по качеству науглероженного сло . Дл  ускорени  процесса науглероживани  этих изделий увеличивают, подачу карбюризатора, что способствует еще дальнейшему ухудшению качества химико-термической обработки, ускорению сажеобразовани  в холодных зонах застойной малоподвижной атмо сферы, сокращению срока службы нагревателей ,
В таблице приведены сравнительные данные исследований при осуществлеНИИ известного и предлагаемого способов .
Пример 1 . Рабочее пространство цементационной печи заполн етс  технологической атмосферой. Вентил торы размещены в зонах нагрева и под- стуживани . Подцоны с поршневыми пальцами , размещенными на них в виде от- дельных садок, поступают через загрузочный тамбур в зону нагрева печи с заданным интервалом времени. Технологическа  атмосфера циркулирует как вокруг садки, так и вблизи по-верхности нагревателей и стен рабоче-}5 атмосферы на стадии нагрева 3,0 м/с, |го пространства, скорость циркул - на стадии подстуживани  - 1,5 м/с. ции технологической атмосферы в печи Палы1;ы остывают неравномерно по объе- |на стадии нагрева составл ет 1,5 м/с, му садки, так как теплоотдача от на стадии подстуживани  - 3,0 м/с. Циркулирующий поток технологической атмосферы омывает каждую садку в
центра садки затруднена (и излуче- 20 нием, и конвекцией). В процессе подстуживани  при открывании заслонки выгрузки периодически нарушаетс  состав технологической атмосферы, а скорость его восстановлени  низка,
направленин, поперечном ее перемещению через печь.
При скорости циркул ции технологической атмосферы на стадии нагрева, равной 1,5 м/с, снижаетс  ковектив- на  теплоотдача от нагревателей к пальцам, расположенным как в центре садки, так и в нижней ее части, что приводит к замедлению их нагрева, увеличению перепада температуры по сечению садки и дополнительному саже- образованию на более холодных пальцах .
Замедление процесса нагрева приводит также к отставанию начала науглероживани  поверхностного сло  более холодных пальцев, увеличению отклонени  содержани  углерода и толщины науглероженного сло .
Замедление циркул ции технологической атмосферы в зоне нагрева вли ет на зону насыщени  и приводит к замедлению восстановлени  состава технологической атмосферы как в зоне нагревй, так и в зоне насыщени .
Дл  ускорени  процесса науглероживани  изделий необходимо увеличить подачу карбюризатора, что приводит к ухудшению качества химико-термической обработки, либо уменьшить количество изделий каждой садки, подаваемой в цементационную печь.
Пример2. В отличие от условий цементации, описьшаемых в примере 1, скорость хщркул ции технологической атмосферы в печи на стадии нагрева составл ет 5,5 м/с. Ускорени  процесса науглероживани  поверхност
ного сло  не наблюдаетс . Однако дл  увеличени  скорости циркул ции необходима установка более мощного вентил тора, что приводит к значительному увеличению энергетических затрат, .усложнению и удорожанию конструкции .
Пример 3. Размещенные в печи садки с поршневыми пaльцa ш после завершени  процессов нагрева и диффузионного насыщени  поступают на стадию подстуживани  перед закалкой. Скорость циркул ции технологической
атмосферы на стадии нагрева 3,0 м/с, на стадии подстуживани  - 1,5 м/с. Палы1;ы остывают неравномерно по объе- му садки, так как теплоотдача от
центра садки затруднена (и излуче- нием, и конвекцией). В процессе податмосферы на стадии нагрева 3,0 м/с, на стадии подстуживани  - 1,5 м/с. Палы1;ы остывают неравномерно по объе- му садки, так как теплоотдача от
стуживани  при открывании заслонки выгрузки периодически нарушаетс  состав технологической атмосферы, а скорость его восстановлени  низка,
поэтому часть изделий подвергаетс  частичному обезуглероживанию. В результате химико-термической обработки в атмосфере нестабильного состава и закалки с неравномерной по объему
садки температурой издели  имеют отклонени  в объеме садки и по % С(0,3% С и выше), и по твердости.
И р и м е р 4. Превышение скорости циркул ции технологической атмосферы вблизи поверхности поршневых пальцев 5,0 м/с и более не позвол ет оценить эффективность улучшени  качества, так как отклонени  по концентрации углерода на поверхности изделий при скорости циркул ции 2-5 м/с не превьшают 0,05% С, а изделий, обрабатываемых навалом в корзинах, около 0,1% С благодар  достаточной величине скорости восстановлени  состава технологической атмосферы. При этом равномерность XIiмикo-тepмичecкoй обработки изделий в объеме садки не превьш ает указанных величин, а усложнение конструкции устройства дл  рециркул ЦИИ и увеличение энергозатрат приводит к увеличению себестоимости продукции .
Формула и.зобретени 
Способ газовой цементации стальных изделий, включающий нагрев, диффузионное насыщение с регул цией эн- догаза, подстуживание и последующую
закалку, отличающийс  тем, что, с целью интенсификации процесса и снижени  расхода эндогаза, на стадии подстуживани , рециркул цию эндогаза осуществл ют со скоростью 2,0- 5,0 м/с.
ции
40 34 39,7
38 34
22,0 22,0 31
28,0
58.0
5-8 5-8 3,3-4,0
0,71-0,90 0,14
Редактор И.Дербак
Составитель И.Петров
Техред Л. Сердюкова Корректор Т.Палий
Заказ 6727/31
Тираж 942
ВИИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР ПЗОЗЗ, Москва, Ж-35 , Раушска  наб., д. 4/5
0,003 0,004 0,5
0,5 0,5
0,003 0,004 0,004
0,5-1,5 2,0-5,0
Подписное

Claims (1)

  1. Формула изобретения
    Способ газовой цементации стальных изделий, включающий нагрев, диффузионное насыщение с регуляцией эндогаза, подстуживание и последующую закалку, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса и снижения расхода эндогаза, на ста дии подстуживания, рециркуляцию эндо газа осуществляют со скоростью 2,05,0 м/с.
    Способ Время ХТО, ч Объем печи, м3 Расход эндогаэа Скорость принудительной рециркуляции технологической атмосферы, м/с Относительный «Д Фактический Ur, и3 В процессе диффузии В процессе нагрева и , насыщения поверхности Известный 1 40 22,0 5-8 110-160 0,003 0,003 2 34 22,0 5-8 140-160 0,004 0,004 До модернизации 39,7 31 3,3-4,0 100-125 0,5 0,004 Предлагаемый 1 “ 38 28,0 0,71-0,90 20-25 0,5 0,5-1,5 2 34 28,0 0,14 4,0 0,5 2,0-5,0
    Составитель И.Петров Редактор И.Дербак Техред Л. Сердюкова Корректор Т.Палий Заказ 6727/31 Тираж 942 Подписное В11ИИПЙ Государственного 113035, комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР Москва, W-35z, Раушская наб., д. 4/5
    Производственно-издательский комбинат Патент1’, г.Ужгород, ул. Гагарина,101
SU874187380A 1987-01-28 1987-01-28 Способ газовой цементации стальных изделий SU1520140A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874187380A SU1520140A1 (ru) 1987-01-28 1987-01-28 Способ газовой цементации стальных изделий

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874187380A SU1520140A1 (ru) 1987-01-28 1987-01-28 Способ газовой цементации стальных изделий

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1520140A1 true SU1520140A1 (ru) 1989-11-07

Family

ID=21282893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU874187380A SU1520140A1 (ru) 1987-01-28 1987-01-28 Способ газовой цементации стальных изделий

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1520140A1 (ru)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Металловедение и термическа обработка металлов, 1987, - 1, с.30. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4397451A (en) Furnace for the heat treatment of scale-covered steel
JPH08199331A (ja) ガス浸炭方法及びその装置
JP2005009702A (ja) 多室型真空熱処理装置
US7468107B2 (en) Carburizing method
JP2009270758A (ja) 箱型無酸化熱処理炉
SU1520140A1 (ru) Способ газовой цементации стальных изделий
JPH05196365A (ja) 熱処理炉装置
US2406554A (en) Heating metal bodies preparatory to hot working
JP3460075B2 (ja) 金属の浸炭方法
US9365919B2 (en) Method for reduction of time in a gas carburizing process and cooling apparatus utilizing a high speed quenching oil flow rate
JP2009091638A (ja) 熱処理方法及び熱処理装置
JP3302967B2 (ja) 連続真空浸炭方法および装置
KR101119497B1 (ko) 가스 순환장치를 구비한 열처리로
JPH11181516A (ja) 雰囲気熱処理方法及び雰囲気熱処理炉
JP3537049B2 (ja) 連続真空浸炭方法およびその装置
SU1041586A1 (ru) Способ газовой цементации изделий из сложнолегированных сталей
JP6031313B2 (ja) 浸炭処理方法
GB1273393A (en) A furnace installation for heat-treating workpieces in a protective-gas atmosphere
US3167459A (en) Heat-treatment process for metallic and other products
JPS61231157A (ja) 連続ガス浸炭炉の操業中断における浸炭熱処理方法
SU1321757A1 (ru) Проходна печь дл химико-термической обработки изделий
CN109112467B (zh) 一种固定圈的软氮化处理工艺
CN113667816B (zh) 一种干壁钉钢半成品钢丝的退火工艺
EP4317480A1 (en) Nitriding treatment method for steel member
JPH0312140B2 (ru)