SU954515A1 - Carburizer for high-temperature cyanidation - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к химикотермической обработке метс1ллов, в частности к вакуумной нитроцементации сталей, преимущественно легированных инструментальных и конструкционных .,The invention relates to chemical-heat treatment of metals, in particular to vacuum carbonitriding of steels, mainly alloyed tool and structural.,

Известно применение триэтаноламина в качестве жидкого карбюризатора дл  проведени  высокотемпературной нитроцементации при 860ЭЗО С деталей из конструкционных .сталей l .It is known to use triethanolamine as a liquid carburizer for high-temperature carbonitriding at 860EZO C parts made of structural steel l.

При этом частично уменьшаетс  образование сажистых и смолистых соединений , однако не исключаетс  охрупчивание сло  за счет повышени  наводораживани  и происходит снижение прочностных характеристик за счет внутреннего окислени  поверхностной зоны.At the same time, the formation of carbon black and resinous compounds is partially reduced, however, the embrittlement of the layer is not excluded due to the increase in hydrogen absorption and the strength characteristics decrease due to the internal oxidation of the surface zone.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  карбюризатор на основе триэтаноламина с добавками гидрата окиси аммони , нитрита натри , алюмината натри  и воды,, позвол ющий проводить высокотемпературную нитроцементацию легированных инструментальных сталей 2j .Closest to the proposed technical essence and the achieved result is a triethanolamine based carburizer with additions of ammonium hydroxide, sodium nitrite, sodium aluminate and water, which allows high-temperature nitrocementation of alloyed tool steels 2j.

Повыша  скорость насьпцени  углеродом и азотом, количество карбонитри дов в слое и его износостойкость, карбюризатор нестабилен в услови х вакуума при 850-1000 с. Не исключаетс  окисление поверхностной зоны, а вход щие в его состав добавки в виде водных растворов при суммарном количестве во.цы до 8% резко бнижают By increasing the velocity with carbon and nitrogen, the amount of carbonitrides in the layer and its durability, the carburizer is unstable under vacuum conditions at 850-1000 s. The oxidation of the surface zone is not excluded, and the additives in its composition in the form of aqueous solutions with a total amount of warblers up to 8% abruptly decrease.

10 активность атмосферы, и ее углеродный и азотный потенциал, что ведет к получению недостаточно износостойких слоев.10 atmospheric activity, and its carbon and nitrogen potential, which leads to insufficient wear-resistant layers.

1515

Цель изобретени  - повышение износостойкости обрабатываемых деталей и скорости насыщени  диффузионного сло  в услови х вакуума.The purpose of the invention is to increase the wear resistance of workpieces and the saturation rate of the diffusion layer under vacuum conditions.

Поставленна  цель достигаетс  тем, The goal is achieved by

20 что в карбюризатор на основе триэтаноламина , содержащий также азотосодержаадие органические соединени , в качестве последних ввод т моноэтаноламин и аммоний карбаминокис25 лый при следующемсоотношении компонентов , вес.%:20 that monoethanolamine and ammonium carbamine acid are added as a component to the triethanolamine carburizer, which also contains nitrogen-containing organic compounds, in the following component ratio, wt%:

Моноэтаноламин . 15-40Monoethanolamine. 15-40

АММОНИЙ карбаминокислый 1-5AMMONIUM CARBINUM 1-5

30thirty

Триэтаноламин Остальное Использование моноэтаноламина и аммони  карбсминокислого при вакуум ном пиролизе в интервале 850ЮОО С увеличило соотношение .суммар ного азота и углерода к суммарному кислороду. Аминные группы введенных углеродов, легко подвергающиес  рас щеплению в вакууме 0,01-100 мм рт.с при температурах выше , позволили изменить состав атмосферы, уве личили общее содержание и активност атомарного углерода и азота в повер ностном слое обрабатываемых сталей . Это св зано с более высоким парциал ным давлением активных компонентов Поставщиков атомарного углерода и азота у поверхности обрабатываемых деталей. В результате этого при равных те пературах и времени выдержки в 1,21 ,4 раза возросла глубина и скорость насыщений диффузионного сло , а содержание азота в нем повысилось на 0,1-0,24% при увеличении количес тва карбонитридов на 8-12 вес.% всл ствие чего существенно возросла износостойкость сло , особенно на легированных конструкционных и инстру ментальных стал х, например, 20X13, 30X13, 4Х5МФС, РбМ5, Р6М5К5. Карбюризатор приготавливают путе последовательного введени , в триэтаноламин (ТУ 6-09-2448-72 г) сначала моноэтаноламина (ТУ 6-09-2447-72 г), а затем (после перемешивани и подогрева до ) химически чистого аммони  карбаминокислого с последующим активным перемешиванием в течение 4-5 мин, Нитроцементацию провод т преимущественно в процессе нагрева дл  за калки при 860-950 С, охлазкдение в масле, а отпуск при 250-560с в печах с принудительной циркул цией во духа. После, отпуска замер ют послойным химическим анализом количес тво углерода и азота в слое, а такж микротвердость и глубину сло . Механические свойства определ ют при изгибе образца одной сосредоточенной нагрузкой, а износостойкость обкаткой в абразивном бое. Пример 1. Обрабатывают , элементы прессформ из Ст 4Х5МФС. Загрузку осуществл ют при разогреве печи до 800°С. После быстрого вакуумировани  за 20-30 с и подъема температуры до 940 С, в реторту подают карбюризатор, содержащий, вес.%: М9ноэтаноламин40 Аммоний карбаминокислый 1 ТриэтаноламинОстальное Выдержку провод т в течение 3-4 при остаточном давлении 0,3кмрт.ст расходе карбюризатора 60 CMV4. Состав газа на выходе насоса посто нен в течение всего процесса нитроцементации . После закгилки в масле и отпуске при на детал х образовываетс  нитроцементованный слой глубиной О,7 мм со средним содержаннем углерода 1,1% и азота 0,43%, а также гликротвердостью Hjj 617625 кгс/мм Поверхность деталей без следов окисленн , ровна , темносера . Скорость насыщени  сло  составл ет 0,20-0,21 мм/ч против 0,14-0,15 мм/ч в нзвестном карбюризаторе . Глубина сло  превышает слой, похгученный при использовании известного карбюризатора в 1,2 раза .. Количество изготовленных деталей до полного износа прессформы составл ет 8340 против 5040 в прессформе , обработанной в известном карбюризаторе . .Увеличение количестча моноэтаноламина до 44-46% и снижение аммони  карбаминокислого до 0,5-0,8 снижает образование сажистых налетов на детал х, но увеличивает степень окислени  и не позвол ет получать равномерный поверхностный слой, скорость насыщени  сло  снижаетс  до .; 0,05 мм/ч. П р и м е р 2. Обрабатывают конические оправки из Ст ЗОХГСА, дл  металлорежущих станков. Нитроцементацию осуществл ют в процессе нагрева дл  закалки при в течение 6 ч, в карбюризаторе следующегосостава , вес.%: Моноэтанолами н30 Аммоний карбаминокислый5 Триэтанол-. амин . Остальное Расход карбюризатора составл ет .100 см 1 ч при остаточном, давлении в реторте 10 мм рт.ст. После закалки в масле иотпуске при на оправках формируетс  слой глубиной 1,0-1,2 мм с содержанием углерода (в слое 0,4 мм) 1,5% (на уровне прототипа ) и азота 0,53%, в то врем  как при использовании известного карбюризатора образовываетс  слой с содержанием азота на аналогичной глубине 0,33% и общей глубиной до 0,8-0,9 мм - в 1,2 раза Меньше. Исключают о.кисление поверхности деталей вследствие уменьшени  паров воды и двуокиси углерода в рабочем пространстве печи. Средн   скорость насыщени  составл ет 0,14 мм/ч против 0,11 мм/ч в известном составе. Количество изготовленных деталей до перешлифовани  оправок составл ет 2010 штук против 1320 при обработке оправок в известном карбюризаторе. Увеличение количества карбаминокислого аммони  до 6-7% резко снижаTriethanolamine Else The use of monoethanolamine and ammonium carboxylic acid during vacuum pyrolysis in the range of 850OOOO C increased the ratio of total nitrogen and carbon to total oxygen. Amine groups of introduced carbons, which are easily subjected to splitting in vacuum of 0.01–100 mm Hg at temperatures above, allowed changing the composition of the atmosphere, increased the total content and activity of atomic carbon and nitrogen in the surface layer of steels. This is due to the higher partial pressure of the active components of the Suppliers of atomic carbon and nitrogen at the surface of the workpiece. As a result, at equal temperatures and exposure times, the depth and saturation rate of the diffusion layer increased by 1.21, 4 times, and the nitrogen content in it increased by 0.1-0.24% with an increase in the number of carbonitrides by 8-12 weight .%, due to which the wear resistance of the layer has significantly increased, especially on alloyed structural and tool steels, for example, 20X13, 30X13, 4X5MFS, RbM5, R6M5K5. The carburizer is prepared by sequential introduction, in triethanolamine (TU 6-09-2448-72 g), first monoethanolamine (TU 6-09-2447-72 g), and then (after stirring and heating to) chemically pure ammonium carbonic acid, followed by vigorous stirring for 4–5 min, carbonitriding is carried out mainly in the process of heating for calves at 860–950 ° C, cooling in oil, and tempering at 250–560 seconds in ovens with forced circulation in the air. After tempering, the amount of carbon and nitrogen in the layer, as well as the microhardness and depth of the layer, are measured by layer-by-layer chemical analysis. Mechanical properties are determined by bending a sample with one concentrated load, and wear resistance is by running in an abrasive combat. Example 1. Process, elements of molds from St 4H5MFS. The charging is carried out with the heating of the furnace up to 800 ° C. After a rapid evacuation in 20–30 s and a rise in temperature to 940 ° C, a carburizer containing, in wt.%, Is fed to the retort: M9 ethanol amine 40 Ammonium carbonate 1 CMV4. The composition of the gas at the pump outlet is constant throughout the entire carbonitriding process. After zaggilki in oil and tempering a nitrate-cemented layer with a depth of 7 mm is formed at parts with an average carbon content of 1.1% and nitrogen 0.43%, as well as glycanic hardness Hjj 617625 kgf / mm. . The bed saturation rate is 0.20-0.21 mm / h versus 0.14-0.15 mm / h in a known carburizer. The depth of the layer exceeds the layer that was hung when using a known carburizer 1.2 times. The number of parts manufactured until the mold is completely worn is 8340 against 5040 in a mold treated in a known carburizer. Increasing the amount of monoethanolamine to 44-46% and reducing ammonium carbamino acid to 0.5-0.8 reduces the formation of soot deposits on the parts, but increases the degree of oxidation and does not allow to obtain a uniform surface layer, the layer saturation rate decreases to.; 0.05 mm / h PRI mme R 2. Handle conical mandrel from St ZOHGSA, for machine tools. The carbonitriding is carried out in the process of heating for quenching for 6 hours, in the carburizer of the following composition, wt.%: Mono-ethanol n30 Ammonium carbonate 5 Triethanol-. amine The rest of the carburizer is .100 cm 1 h with a residual pressure in the retort of 10 mm Hg. After quenching in oil and tempering, a layer with a depth of 1.0-1.2 mm with a carbon content (in a layer of 0.4 mm) of 1.5% (at the level of the prototype) and nitrogen of 0.53% is formed on mandrels, while when using a known carburizer, a layer is formed with a nitrogen content at a similar depth of 0.33% and a total depth of up to 0.8-0.9 mm - 1.2 times smaller. Exclude the oxidation of the surface of parts due to the reduction of water vapor and carbon dioxide in the working space of the furnace. The average saturation rate is 0.14 mm / h versus 0.11 mm / h in a known composition. The number of parts manufactured before grinding the mandrels is 2010 pieces versus 1320 when machining mandrels in a known carburizer. The increase in the amount of ammonium carbonate to 6-7% sharply reducing

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Карбюризатор для высокотемпера35 турной нитроцементации, содержащий триэтаноламин и азотсодержащие органические соединения, о т л и. чающийся тем, что, с целью повышения износостойкости обрабаты'ваемых деталей и увеличения скорости насыщения,он в качестве азотсодержащих органических соединений содержит моноэтаноламин и аммоний карбаминокислый при следующем соотношении компонентов, вес.%:Carburizer for high temperature nitrocarburizing35 containing triethanolamine and nitrogen-containing organic compounds, vol. characterized in that, in order to increase the wear resistance of the machined parts and increase the saturation rate, it contains monoethanolamine and ammonium carbamate as nitrogen-containing organic compounds in the following ratio of components, wt.%: Моноэтанол- Monoethanol амин amine 15-40 15-40 Аммоний карба- Ammonium Carba минокислый minic acid 1-5 1-5 Три э т анолами н Three et t anolami n Остальное Rest ^50fifty