SU800238A1

SU800238A1 - Способ низкотемпературной нитро-цЕМЕНТАции СТАльНыХ издЕлий

Info

Publication number: SU800238A1
Application number: SU782664254A
Authority: SU
Inventors: Валерий Николаевич Глушенко; Абрам Иосифович Финкельштейн; Валентин Митрофанович Зинченко; Александр Сергеевич Шигарев; Галина Алексеевна Кондрашева; Вадим Вячеславович Горюшин; Виктор Константинович Седунов; Анатолий Григорьевич Божков; Николай Корнеевич Акимов
Priority date: 1978-09-04
Filing date: 1978-09-04
Publication date: 1981-01-30

Description

I

Изобретение относитс к химикотермической обработке, в частности к процессам низкотемпературной нитроцементации и может быть широко использовано в автомобильной промьлоленности .

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.

Способ осуществл ют следукйцим

образом.

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 t

Однако на практике использование азота затруднено. Дл его получени требуетс специальное производство - азотна станци . Баллонный газ дорог и неудобен при хранении .

Известен также способ низкотемпературной нитроцементации, по основным признакам аналогичный предыдущему , в котором азот згьменен экзогазом 2.

Экзогаз вл етс продуктом сжигани природного газа при избытке воздуха. После удалени влаги неочищенный экзогаз имеет следующий состав, об.%;

АЗОТ85-90

Углекислый газ 10-12 Водородло 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.

Однако в известном способе затруднено регулирование процесса,

Цель изобретени - ускорение процесса насыщени за счет возможности его регулировани .

Регулирование процессом насьицени позвол ет получить нитроцементованные слои определенной толщины и заданного химического и фазового состава ,

Поставленна цель достигаетс тем, что в процессе выдержки в печь подают аммиак в количестве 1-6 м/ч на 1 м объема печи.

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%,

Расход газовой среды в указанных пределах выбирают, исход из следующих условий.

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 ра

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 смеси

Границы степени диссоциации аммиака объ сн ютс следующими причинами .

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

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)

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 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.

Результаты обработки стальных изделий представлены в таблице.

Твердость оксикарбонитридного сло составл ет Н 780-850 кг/мм а усталостна прочность на образцах с назрезом 51 50-22 кгс/мм .

Из таблицы видно, что предлагаеийай способ позвол ет получать качественные диффузионные слои и сократить врем обработки на 15-20%.

Формула изобретени

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, во

врем выдержки в печь подают аммиак в количестве 1-6 на 1 м объема печи.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 627181, кл. С 23 С 11/18, 1976,

2.Авторское свидетельство СССР по за вке 2627062, кл.С 23 С 11/18, 1978.

Claims

Формула ' изобретения

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.