SU800238A1 - Method of low-temperature nitrocarburization of steel articles - Google Patents

Description

II

Изобретение относитс  к химикотермической обработке, в частности к процессам низкотемпературной нитроцементации и может быть широко использовано в автомобильной промьлоленности .The invention relates to chemical heat treatment, in particular to processes of low temperature carbonitriding and can be widely used in automotive industry.

Известен способ низкотемпературно нитроцементации металлических изделий путем их нагрева до 500-620 С, выдержки при этой температуре в насыщающей газовой среде и последующего охлаждени  при наличии в течение процесса в рабочем пространстве печи инертного газа, в частности азота. При этом в качестве насыщающей С1«ды используют циануровую кислоту 1 j.The known method of low-temperature carbonitriding of metal products by heating them to 500-620 C, holding at this temperature in a saturating gaseous medium and subsequent cooling, if there is an inert gas, in particular nitrogen, in the working space of the furnace. In this case, cyanuric acid 1 j is used as saturating C1 “dy.

Способ осуществл ют следукйцимThe method is carried out following

образом.in a way.

Детали загружают в печь и нагревают до 200-250 с.При достижении указанных температур в печь подают азот и дальнейший нагрев до 500-620 С провод т в атмосфере азота. Это позвол ет избежать окислени  поверхности . После нагрева садки при 500-620°С в рабочее пространство печи ввод т циануровую кислоту, котора  в результате термического разложени  становитс  поставщиком атомарного азота, углерода и кислорода В результате обработки на поверхности изделий образуетс  оксикарбонитридный слой, имекнций твердость Нго 750-850 кг/мм и высокую износостойкость . Усталостна  прочность на образцах с надрезом из стали 40Х составл ет 48-50 кг/мм tParts are loaded into the furnace and heated to 200-250 s. When these temperatures are reached, nitrogen is supplied to the furnace and further heating to 500-620 ° C is carried out in a nitrogen atmosphere. This avoids oxidation of the surface. After heating the charge at 500-620 ° C, cyanuric acid is introduced into the furnace working space, which as a result of thermal decomposition becomes a supplier of atomic nitrogen, carbon and oxygen and high wear resistance. Fatigue strength on steel 40X notched specimens is 48-50 kg / mm t

Однако на практике использование азота затруднено. Дл  его получени  требуетс  специальное производство - азотна  станци . Баллонный газ дорог и неудобен при хранении .However, in practice, the use of nitrogen is difficult. To obtain it, special production is required — a nitrogen station. Bottled gas is expensive and inconvenient for storage.

Известен также способ низкотемпературной нитроцементации, по основным признакам аналогичный предыдущему , в котором азот згьменен экзогазом 2.There is also known a method of low-temperature carbonitriding, on the main features similar to the previous one, in which the nitrogen is replaced by exogas 2.

Экзогаз  вл етс  продуктом сжигани  природного газа при избытке воздуха. После удалени  влаги неочищенный экзогаз имеет следующий состав, об.%;Exogas is the product of burning natural gas with excess air. After removal of moisture, the crude exogas has the following composition,% by volume;

АЗОТ85-90AZOT85-90

Углекислый газ 10-12 Водородло 2,0.Carbon Dioxide 10-12 Hydrogen Port 2.0.

Экзогаз дешев и полностью замен ет азот, т.е. защищает издели  от окислени , а также служит газом носителем. Кроме того, неочищенный экзогаз качественно вли ет на процесс обработки.Exogas is cheap and completely replaces nitrogen, i.e. protects products from oxidation, and also serves as a carrier gas. In addition, the crude exogas qualitatively affects the processing.

Однако в известном способе затруднено регулирование процесса,However, in the known method is difficult to regulate the process

Цель изобретени  - ускорение процесса насыщени  за счет возможности его регулировани .The purpose of the invention is to accelerate the saturation process due to the possibility of its adjustment.

Регулирование процессом насьицени  позвол ет получить нитроцементованные слои определенной толщины и заданного химического и фазового состава ,Regulation of the nasicene process allows for the production of nitro-cemented layers of a certain thickness and a given chemical and phase composition,

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в процессе выдержки в печь подают аммиак в количестве 1-6 м/ч на 1 м объема печи.The goal is achieved by the fact that in the process of aging ammonia is fed into the furnace in the amount of 1-6 m / h per 1 m furnace volume.

Добавка аммиака обеспечивает ускорение процесса нитродементации за счет создани  оптимальных условий насыщени  поверхности обрабатываемых изделий азотом. Это достигаетс  благодар  возможности регулировать уровень азотного потенциала насыщающей среды по степени диссоциации вводимого аммиака. Дл  интервала температур 500-620 С степень диссоциации аммиака необходимо поддерживать в пределах 20-60%. Это достигаетс  при расходеаммиака 1-6 м/ч на 1 м рабочего объема печи при расходе газовой смеси -(аммиак и защитный газ) 3-10 на 1 м объема печи. При этом дол  аммиака в общем расходе газовой смеси составит 10-60%,The addition of ammonia accelerates the process of nitrodegradation by creating optimal conditions for saturating the surface of the treated products with nitrogen. This is achieved due to the ability to regulate the level of the nitrogen potential of the saturating medium according to the degree of dissociation of the injected ammonia. For a temperature range of 500-620 ° C, the degree of dissociation of ammonia must be maintained in the range of 20-60%. This is achieved when the flow rate of ammonia is 1-6 m / h per 1 m working volume of the furnace while the flow rate of the gas mixture is (ammonia and protective gas) 3-10 per 1 m volume of the furnace. In this case, the proportion of ammonia in the total flow rate of the gas mixture will be 10-60%,

Расход газовой среды в указанных пределах выбирают, исход  из следующих условий.The flow rate of the gas medium within the specified limits is chosen, based on the following conditions.

Не рекомендуетс  работать при расходе менее 3 м V на 1 м рабочего пространства печи, так как в таких случа х в рабочем пространстве печи могут образоватьс  застойные зоны, что вызывает неравномерность насыщени  поверхности обрабатываемых изделий. Верхний предел раIt is not recommended to operate at a flow rate of less than 3 m V per 1 m of the furnace working space, since in such cases stagnant zones may form in the furnace working space, which causes uneven saturation of the surface of the processed products. Upper limit of pa

хода смеси, равный 10 на каждый 1 м рабочего-пространства печи, определ ют, исход  из экономических соображений; эффект, получаемый за счет повьнлени  расхода смеси, не пропорционошен увеличению расход.а смесиa mixture stroke of 10 for every 1 m of the furnace working area is determined based on economic considerations; the effect obtained by increasing the consumption of the mixture is not proportional to the increase in consumption. and the mixture

Границы степени диссоциации аммиака объ сн ютс  следующими причинами .The limits of the degree of dissociation of ammonia are explained by the following reasons.

При степени диссоциации 10-15% уменьшаетс  поглощение азота сталью, так как количество атомарного азота, контактирующего с поверхностью изделий , недостаточно, В результате замедл етс  скорость роста нитроцементованного сло . Кроме того, низка  степень диссоциации аммиака требует больших его расходов, что удорожает процесс, При степени диссоциации аммиака более 60% в газовой среде велико содержание молекул рного азота и водорода. При этом уменьшаетс  парциальное давление аммиака. Сказываетс  такх«е отрицательное вли ние молекул рного водорода, который адсорбируетс  поверхностью металла, что тормозит поглощение азота сталью т,е, замедл етс  скорость роста сло When the degree of dissociation is 10-15%, the absorption of nitrogen by steel decreases, since the amount of atomic nitrogen in contact with the surface of the products is not enough. As a result, the growth rate of the nitro cemented layer is slowed down. In addition, the low degree of dissociation of ammonia requires large expenses, which increases the cost of the process. When the degree of dissociation of ammonia is more than 60%, the content of molecular nitrogen and hydrogen in a gaseous medium is high. This reduces the partial pressure of ammonia. The negative effect of molecular hydrogen, which is adsorbed by the metal surface, is hurt, which slows down the absorption of nitrogen by steel, and the rate of growth of the layer slows down.

Пример , После загрузки деТсшей из стали 4ОХ в печь с объемом рабочего пространства 0,01 м подают инертную, нейтральную или защитную атмосферу, в частности неочищенный экзогаз, и включс1ют нагрев печи (можно также подавать эту атмосферу после нагрева деталей до 150-200 с)Example, After loading the dry steel from 4OX into the furnace with a working space of 0.01 m, an inert, neutral or protective atmosphere, in particular a crude exogas, is supplied and the furnace is heated (this atmosphere can also be supplied after heating the parts up to 150-200 s)

При 570°С в рабочее пространство печи ввод т циануровую кислоту и аммиак и выдерживают 2 - 4 ч, Цианурова  кислота представл ет собой нетоксичный порошок белого цвета без запаха формулы 3CNOHAt 570 ° C, cyanuric acid and ammonia are introduced into the working space of the furnace and incubated for 2 to 4 hours. Cyanuric acid is a non-toxic, white, odorless powder of the formula 3CNOH

Расход аммиака равен 0,1 м /ч при степени его диссоциации 30-40%, а циануровой кислоты - 12 г/ч. После выдержки печь отключают и.охлаждают издели  вместе с печью в потоке инертной атмосферы до 150°С.The flow rate of ammonia is 0.1 m / h with a degree of dissociation of 30-40%, and cyanuric acid - 12 g / h. After aging, the furnace is turned off and the products are cooled together with the furnace in an inert atmosphere flow up to 150 ° C.

Результаты обработки стальных изделий представлены в таблице.The results of the processing of steel products are presented in the table.

Твердость оксикарбонитридного сло  составл ет Н 780-850 кг/мм а усталостна  прочность на образцах с назрезом 51 50-22 кгс/мм .The hardness of the oxycarbonitride layer is H 780–850 kg / mm, and the fatigue strength of the specimens with a cutting edge 51 is 50–22 kgf / mm.

Из таблицы видно, что предлагаеийай способ позвол ет получать качественные диффузионные слои и сократить врем  обработки на 15-20%.The table shows that the proposed method allows to obtain high-quality diffusion layers and reduce the processing time by 15-20%.

Формула изобретени Invention Formula

Способ низкотемпературной нитроцементации стальных изделий, включающий нагрев до 500-620 С и выдержку при этой температуре в насьадающей среде, состо щей из продуктов разложени  циануровой кислоты, и последукнцее охлаждение в потоке защитного газа, отличающийс  тем, что, с целью ускорени  процесса, воThe method of low-temperature carbonitriding of steel products, including heating to 500-620 ° C and holding it at this temperature in a precipitating medium consisting of decomposition products of cyanuric acid, and subsequent cooling in a protective gas flow, characterized in that, in order to accelerate the process,

врем  выдержки в печь подают аммиак в количестве 1-6 на 1 м объема печи.the exposure time in the furnace serves ammonia in the amount of 1-6 per 1 m of the volume of the furnace.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination

1.Авторское свидетельство СССР 627181, кл. С 23 С 11/18, 1976,1. Author's certificate of the USSR 627181, cl. C 23 C 11/18, 1976,

2.Авторское свидетельство СССР по за вке 2627062, кл.С 23 С 11/18, 1978.2. USSR author's certificate on application 2627062, c. 23 C 11/18, 1978.

Claims (1)

Формула ' изобретенияClaim Способ низкотемпературной нитроцементации стальных изделий, включающий нагрев до 500-620^вС и выдержку при этой температуре в насыщающей среде, состоящей из продуктов разложения циануровой кислоты, и последующее охлаждение в потоке защитного газа, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса, во время выдержки в печь подают аммиак в количестве 1-6 на 1 м⁵ объема печи.A method of low-temperature carbonitriding steel products, comprising ^a heating to 500-620 C and kept at this temperature under saturating medium consisting of cyanuric acid decomposition products and subsequent cooling in a stream of protective gas, characterized in that, in order to accelerate the process, while extracts in the furnace serves ammonia in the amount of 1-6 per 1 m ⁵ volume of the furnace.