SU800237A1 - Method of low-temperature nitrocarburization of steel articles - Google Patents

Description

1one

Изобретение относитс  к химикотермической обработке, в частнос и к процессам низкотемпературной нит- роцементации.The invention relates to chemical-heat treatment, in particular, and to processes of low-temperature nitrocementation.

Известен способ нитроцементации l, 3 газовой среде, содержащей объемн.%:There is a method of carbonitriding l, 3 gas environment containing vol.%:

Аммиак7-12Ammonia7-12

Углекислый газ 3-5Carbon dioxide 3-5

АзотОстальноеNitrogenErest

Детали, подлежащие нитроцементации , загружают в печь и нагревают до 200-250 С, затем в рабочее пространство печи подают смесь газов: аммиак, углекислый газ и азот в указанных пределах и продолжают нагрев до 560-570С. Дл  снижени  затрат на обработку деталей можно осуществить их нагрев с 200-250с до 560-570с в атмосфере одного азота , а затем подать аммиак и углекислый газ. Выдержка деталей при 560-570с составл ет 4-6 ч, затем прекращают подачу г1ммиака и углекислого газа и после продувки азотом детали выгружают и охлаждают на воздухе, в воде или масле.The parts to be carbonitrided are loaded into the furnace and heated to 200-250 ° C, then a mixture of gases: ammonia, carbon dioxide and nitrogen is fed into the working space of the furnace within the specified limits and continue heating to 560-570 ° C. To reduce the cost of processing parts, it is possible to heat them from 200-250s to 560-570s in a single nitrogen atmosphere, and then apply ammonia and carbon dioxide. The shutter speed of parts at 560-570s is 4-6 hours, then the supply of gas and carbon dioxide is stopped and, after purging with nitrogen, the parts are unloaded and cooled in air, water or oil.

Известен также способ низкотемпературной нитроцементации металлических изделий путем их нагреваThere is also known a method of low-temperature carbonitriding of metal products by heating them.

до 500-620 0, выдержки при этой температуре в насьацаюкей газовой среде и последующего охлаждени  при нашичии в течение процесса в рабочем пространстве печи инертного газа, в частности азота. В качестве насыщакицей среда используют циануровую кислоту 2.to 500-620 0, soaking at this temperature in a nasi-gasy gaseous medium and subsequent cooling during the process in the working space of the inert gas furnace, in particular nitrogen, during the process. Cyanuric acid 2 is used as saturation medium.

Дл  осуществлени  известного способа детали загружают в печь и нагревают до 200-250 С. При достижении указаииых температур в печь полают азот и дальнейший нагрев доTo carry out a known method, the parts are loaded into the furnace and heated to 200-250 ° C. When the indicated temperatures are reached, nitrogen is poured into the furnace and further heating to

500-620°С провод т в атмосфере азота . Это позвол ет избежать окислени  поверхности деталей. После нагрева садки при 500-620 С в рабочее пространство печи ввод т циануровую кислоту , котора  в результате термического разложени  становитс  поставщиком активного азота, углерода и кислорода.500-620 ° C are carried out under nitrogen. This avoids oxidation of the surface of the parts. After heating the charge at 500-620 ° C, cyanuric acid is introduced into the furnace, which, as a result of thermal decomposition, becomes a supplier of active nitrogen, carbon and oxygen.

В результате обработки на поверхности изделий образуетс  оксикарбонитридный слой, имеющий высокую твердость (Hji, 750-850 кг/мм) и износостойкость; усталостна  прочность образцов с надрезом из стали,As a result of processing, an oxycarbonitride layer is formed on the surface of the products, which has a high hardness (Hji, 750-850 kg / mm) and wear resistance; fatigue strength of steel cut specimens

40Х достигает уровн  48-50 кгс/wi .40X reaches the level of 48-50 kgf / wi.

Используемый в известном способе инертный газ - азот защищает поверхность изделий от окислени  в процессе нагрева и охлаждени , а также  вл етс  газом-носителем дл  насыщающей среды.The inert gas — nitrogen used in the known method — protects the surface of the products from oxidation during heating and cooling, and is also a carrier gas for the saturating medium.

Однако на практике использование азота в больигах количествах затруднено . Дл  его получени .необходимо иметь специёшьное производство азотную станцию, так как использование баллонного газа не всегда возможно и дорого, а его хранение в больших количествах затруднено.However, in practice, the use of nitrogen in large quantities is difficult. To obtain it, it is necessary to have a special production of a nitrogen station, since the use of bottled gas is not always possible and expensive, and its storage in large quantities is difficult.

Цель изобретени  - повышение износостойкости обрабатываемых деталей .The purpose of the invention is to increase the wear resistance of machined parts.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в качестве насыщающей среды совместно используют циануровую кислоту и неочищенный экзогаз, который ввод т в количестве 3-10 на каждый 1 м объема рабочего пространства печи.This goal is achieved by the fact that cyanuric acid and crude exogas are used as saturating medium, which is introduced in the amount of 3-10 per 1 m of the furnace working space.

Способ осу1цествл ют следующим образом.The method is implemented as follows.

После загрузки деталей в печь подают неочищенный экзогаз. Его можно также подавать после нагрева деталей до 150-200 С. Экзогаз  вл ес  продуктом сжигани  природного газа при достаточном избытке воздух ( обычно в производственных услови х коэффициент избытка воздуха составл ет 0,9-0,95). После удалени  влаг неочищенный экзогаз имеет следующий состав, объемн.%:After loading parts in the oven serves crude exogas. It can also be supplied after heating parts up to 150-200 ° C. Exogas is the product of burning natural gas with sufficient excess air (usually under production conditions, the excess air ratio is 0.9-0.95). After removing the moisture, the crude exogas has the following composition, vol.%:

Лзот85-90Lzot85-90

Углекислый газ 10-12 ВодородДо 2,0.Carbon dioxide 10-12 Hydrogen Up to 2.0.

Дальнейший нагрев до 500-620С провод т в атмосфере неочищенного экзогаза. Это позвол ет избежать образовани  на поверхности деталей окисной пленки значительной толщины преп тствующей последующему насьацению .Further heating to 500-620C is carried out in the atmosphere of unpurified exogas. This avoids the formation on the surface of the parts of the oxide film of a considerable thickness that prevents the subsequent incrustation.

После нагрева садки при 500-620 в рабочее пространство печи ввод т циануровую кислоту.After heating the charge at 500-620, cyanuric acid is introduced into the working space of the furnace.

Цианурова  кислота (3HCNO) представл ет собой нетоксичный порошок белого цвета без запаха. В результате ее термического разложени  выдел ютс  азот, углерод, и кислород . Циануровую кислоту загружают в печь, периодически засыпа  ее через специальное приспособление.Cyanuric acid (3HCNO) is a non-toxic, white, odorless powder. As a result of its thermal decomposition, nitrogen, carbon, and oxygen are released. Cyanuric acid is loaded into the furnace, periodically backfilling it through a special device.

Конкретное количество загружаемого вещества зависит от размеров рабочего пространства Печи, количества обрабатываемых деталей и подбираетс  экспериментально. Таким же образом устанавливают и периодичность 5 засыпки. Врем  выдержки при нитроцементации определ ют, исход  из необходимой толщины сло  и вида обрабатываемых деталей. В предлагаемом процессе оно составл ет 1-5 ч.The specific amount of the substance to be loaded depends on the size of the furnace working space, the number of parts being processed and is selected experimentally. In the same way and set the frequency of 5 backfill. The holding time for carbonitriding is determined on the basis of the required layer thickness and the type of workpiece. In the proposed process, it is 1-5 hours.

o В процессе выдержки при 500620с содержсццийс  в экзогазе углекислый газ вступает во взаимодействие с водородом, выдел ющимс  при разложении циануровой кислоты, сo During the aging process at 500620c, the carbon dioxide gas interacts with exogas with hydrogen released during the decomposition of cyanuric acid with

5 образованием воды и окиси углерода, котора  активно взаимодействует с обрабатываемыми издели ми, допол- нительно насьлца  их поверхность углеродом и кислородом.5 the formation of water and carbon monoxide, which actively interacts with the products being processed, additionally naps their surface with carbon and oxygen.

Q В результате обработки на поверхности стальных образцов или деталей образуетс  оксикарбонитридный слой, имеющий высокую твердость в пределах Hg.Q 730-820 кг/мм , более высокуюQ As a result of processing, an oxycarbonitride layer is formed on the surface of steel samples or parts, having a high hardness within Hg.Q 730-820 kg / mm, a higher

износостойкость и устсшостную прочность 48-50 кгс/мм (дл  образцов с надрезом). Неочищенный экзогаз, выполн   роль защитной атмосферы и газа носител  одновременно усиливает науглераживающее действие насыщающей среды и ускор ет реакцию азотировани  за счет высокого кислородного потенциала. Кроме того, экзогаз дешев и его производство доступно каждому предпри тию, имеющему городской газ. wear resistance and durability 48-50 kgf / mm (for samples with a notch). Untreated exogas, acting as a protective atmosphere and carrier gas, simultaneously enhances the carbonizing effect of the saturating medium and accelerates the nitriding reaction due to the high oxygen potential. In addition, exogas is cheap and its production is available to every enterprise that has urban gas.

После окончани  вьздержки прекращают подачу циануровой кислоты, отключают печь и охлаждают детали в потоке экзогаза вместе с печьюAfter the end of the shutdown, the cyanuric acid supply is stopped, the furnace is turned off and the parts are cooled in the exogas stream together with the furnace.

0 до 150-200 0. При необходимости быстрого охлаждени  деталей после окончани  вьздержки печь продувают экэогазом дл  вытеснени  рабочей атмосферы, затем детали выгружают из печи и охлаждают в воде, масле0 to 150-200 0. If it is necessary to quickly cool the parts after the end of the stove, the furnace is rinsed with ecogas to displace the working atmosphere, then the parts are unloaded from the oven and cooled in water, oil

. или других средах.. or other mediums.

Пример . Провод т нитроцементацию деталей из стгши ох в течение 2,3 и 4 ч при 57(f С при термическом разложении циануровой кислоты. В результате обработки на детал х получгиот оксикарбонитридный слой.An example. Carbon nitrous carbonated parts are carbonitrized for 2.3 and 4 hours at 57 (f C during the thermal decomposition of cyanuric acid. As a result of processing on parts of the hydroxycarbonitride layer.

Результаты сравнительных испы- i таний образцов представлены в таб.1.The results of the comparative tests of the samples are presented in Table 1.

Таблица 1Table 1

Как видно из результатов .испытаний , в предлагаемом и известном способах обеспечиваетс  высока  скорость образовани  нитроцементованного сло  (з первую очередь оксикарбонитридного ). Расход вещества, содержащего насыщающую среду (цианурова  кислота такой же, как и в известном способе. Дл  проведени  четырехчасового режима требуетс  около 12 г вещества в час при объеме рабочего пространст ва печи 0,01м. В результате повышенного содержани  углерода и кислорода в окси- .As can be seen from the results of the tests, in the proposed and well-known methods, the rate of formation of the nitro-cemented layer is high (first of all the oxycarbonitride layer). Consumption of a substance containing a saturating medium (cyanuric acid is the same as in the known method. For a four-hour regime, about 12 g of a substance per hour is required with a furnace working space of 0.01 m. As a result of the increased carbon and oxygen content in oxy-.

750750

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 548660, кл. С 23 С 11/18, 1977.1. USSR author's certificate number 548660, cl. C 23 C 11/18, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР 627181, кл. С 23 С 11/18, 1976. карбонитридном слое, образцы имеют износостойкость выше в 1,5-2 раза. Проведены сравнительные испытани  образцов, обработанных известньм и предлагаемым способами, на машине с возвратно-поступательньил движением , со смазкой при 750 кг/см . Продолжительность испытаний 7 ч. Контртелом служила пластина из стали Р18. Износ определ ют по изменению высоты образцов. Результаты испытаний представлены в табл. 2.2. Authors certificate of the USSR 627181, cl. C 23 C 11/18, 1976. carbonitride layer, the samples have wear resistance 1.5-2 times higher. Comparative tests of the samples treated with lime and the proposed methods were carried out on a machine with reciprocating motion, with lubrication at 750 kg / cm. Test duration 7 hours. The counterbody was a plate of steel P18. Wear is determined by changing the height of the samples. The test results are presented in Table. 2