Способ химико-термической обработки стальных изделий — SU 534520 (original) (raw)
аатент; . феебддл 3 нэ и:с 4 Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М. Кл,е С 23 С 11 Государственный номит Совета Миниетроа ССС по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретенн Иваню енко, В, Н, Глущенко, Г, А, Кондрашев В, Я, Волкова и Л. Н, Белякова В,дена Трудового Кинститут технологи ого Знамени научно-исследовательскийтомобильной промышленности(71) Заявитель 54) СПОСОБ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ а).ции Изобретение относится к области химико-термической обработки, в частности к газовому азотированию или нитроцементации.Известны различные способы кратковременного азотирования или нитроцементации, обеспечивающие значительное повышение усталостной прочности, износостойкости и противозадирных свойств изделий 1.Известен также способ нитроцементации в среде аммиака и городского газа (или эндогаза), заключающийся в нагреве доо560-580 С, выдержке при этой температуре и последующем охлаждении 21. Микро- структура поверхностной зоны детали, нитроцементованной по этому способу, состоит из двух слоев: карбонитридного и лежащего под ним диффузионного. Глубина слоев зависит от марки материала и режима обработки. (Глубина карбонитридного слоя 0,002- -0,03 мм, глубина диффузионного слоя - до нескольких десятых допей миллиметр Так,на стали 40 Х после нитроцемента по известному способу в среде аммиака городского газа (507 о аммиака и 50% городо ского газа), при температуре 570 С в течение 4 час получают карбонитридный слой глубиной до 20 мкм и диффузионный слой глубиной до 0,4 мм, Однако современное производство требует более высоких механических свойств и, следовательно, более глубоких и качественных слоев. Известный способ не решает поставленную задачу, так как попучение более глубоких слоев сопровождается появлением дефектов в поверхностных участках слоя. Это вызвано присутствием водорода в стали. Водород всего а присутствует в стапи, растворяется в ней в процессе выплавки, при термической обработке, сварке. Водород в стали находится в трех формах: растворенный в связанном состоянии на границах неметаллических включений и поверхности пор, в молекулярном состоянии.Бель изобретения - увеличение глубины упрочненного слоя за счет удаления водорода из твердого раствора о -железа, Это достигается тем, что при нагреве до температуры процесса насыщения стали азотом и углеродом предварительно выдерживают35345опри 300-400 С в течение 1-3 час и нагревают до температуры насыщения в атмосфере азота, При выдержке в течение 1-3 часопри температуре 300-00 С из твердого раствора сС -железа выделяется водород.б Значенйе энергии активации выделения этой фракции сопоставимо с величиной энергии, которую необходимо затратить для процесса диффузии в объемах металла, Выделение водорода при указанной температуре снижает газосодержание стали, а это увеличивает коэффициент диффузии азота и углерода в нее в несколько раз, Так при снижении содержания газов в стальном изделии с 11,4 смф/100 г до 3,2 см /100 г коэффициент дифузии углерода увеличивается 5 с 2,5 10 до 8.10 см / секСпособ осуществляется следующим образом.Стальные изделия нагревают в атмосфеоре азота до 300-400 С и выдерживают при 2 С этой температуре 1-3 час. После выдержки нагревают изделия в атмосфере азота доо560-620 С, По достижении необходимой температуры подают аммиак и эндогаз или городской газ. Можно подавать один аммиак Щ или аммиак и азот. Атмосфера выбирается в зависимости от вида термообработки (азотирование или нитроцементация)Затем прио560-620 С в соответствующей газовой атмосфере производят выдержку, время ко- р торой зависит от вида изделия, По окончании выдержки изделия охлаждают (на воздухе, в воде или с печью).П р и м е р, Образцы из стали 40 наго ревают в атмосфере азота до 350 С и при ш этой температуре выдерживают 1 час, После выдержки продолжают нагрев в атмосфе 20 4оре азота до 570 С, По достижении этой температуры подают 50% аммиака и 50% городского газа и выдерживают в течение 4 час, после чего охлаждают вместе с печью.В результате обработки на образцах из стали 40 Х получают карбонитридный слой глубиной до 25 мк при общей глубине диффузионной зоны до 0,5-0,6 мм. Увеличение глубины карбонитридных слоев происходит при сохранении их плотности и достаточно высокой твердости - до Н =800 900 кг/мм,й Увеличение глубины кар 3 онитридных слоев на 20% значительно повышает износостойкость материала. Наряду с повышением износостойкости повышается усталостная проч-. ность материала в результате увеличения глубины диффузионного слоя. Усталостная прочность возросла на 5-10%. формула изобретения Способ химико-термической обработки стальных изделий, включающий нагрев ихо с последующей выдержкой при 560-620 С в газовой среде для азотирования или нитроцементации, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения глубины и качества диффузионного слоя, нагрев проводят во атмосфере азота с выдержкой 300-400 С в течение 1-3 час.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.1, Райцес В,Б, фТехнология химико-гермической обработки на машиностроительных заводах" 1965, стр. 151154, 216-220,2. Металловедение и термическая обработка металлов, Мц 8, 1974, стр. 36-42.Составитель В, ХацерноваРедактор О, филиппова Техред М. Левицкая КорректорВ, КуприяновЗаказ 5543/256 Тираж 1 068 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская. наб., д, 4/5филиал ППП фПатент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4