Способ газовой цементации стальных изделий Советский патент 1983 года по МПК C23C8/22 

О) ел

со со

Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке металлов и сплавов, и может быть использовано в среднем энергетическом и химическом машиностроении для поверхностного упрочнения деталей машин.

Известны способы газовой цементации с использованием в качестве карбюризаторов газов: природного (9297% СН4), светильного (20-35% СН4; 5-25% Со), коксового (20-25%-СН ; 4-10% Со), а также газов, получаемых при газификации синтина, бензола, пиробензола.

Сущность указанных способов заклю .чается в изотермической выдержке изделий в углеродсодержащей атмосфере при 910-950 С 1.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ газовой цементации с использованием в качестве карбюризатора синтина при 910-950°С 2.

Недостатком известного способа являются высокие температуры изотермической выдержки, что нередко приводит к значительным короблениям и деформациям, и низкие скорости формирования диффузионных слоев.

Целью изобретения являются снижение температуры обработки и интенсификации процесса насыщения.

Это приводит к повышению надежности и долговечности изделий, работающих в парах трения при значительных контактных нагрузках.

Поставленная цель достигается тем, что по способу, включающему нагрев до температуры.обработки и выдержку в насыщающей среде, нагрев осуществляют до 600-700°С, а выдержку ведут в парах ферроцена, подаваемых в рабочую зону печи в токе газа-носителя, в качестве которого используют азот.

При этом пары ферроцена получают путем предварительного нагрева его до 90-130°С.

Предлагаемый способ низкотемпературной газовой цементации изделий реализуется следующим образом.

Обрабатываемые детали помещаются в рабочую зону и нагреваются в токе азота до температур изотермической выдержки. Затем в печь из сублиматора в потоке азота подают пары ферроцена, глубина цементо-f ванного слоя определяется продолжительностью процесса и температурой изотермической выдержки, от которой в свою очередь, зависит скорость разложения ферроцена.

После проведения изотермической выдержки изделия охлаждают в азотной атмосфере.

Ферроцен, являющийся источником активного углерода, при 90-130°С сублимирует, а при температурах выше 350°С разлагается по схеме

() .- fe + 8с + 2СН4+ Нд.

Пример. Изделия из техни ческого железа, подвергаемые цементации, помещают в термическую печь, в которой создают защитную атмосферу, вводя в рабочий объем азот. Нагревают печь дл 600°С, после чего в рабочую зону подают пары ферроцена, которые транспортируют током азота из сублиматора, имеющего температуру . Обработка изделий в течение 1 ч по указанному режиму позволяет получить цементированный слой глубиной 450-500 мкм.

Пример 2. Реализация данного режима цементации на изделиях из Ст. 10 при температуре в рабочей зоне печи 700°С и прочих равных условиях (пример 1) обеспечивает формирование диффузионного слоя глубиной 400-420 мкм.

Цементация по известному способу при позволяет получить слой, равный лишь 65 мкм.

Таким образом, использование предлагаемого способанизкотемпературной газоврй цементации, обеспечивает по сравнению с известными способами интенсификацию процессов в 3-4 раза; возможность проведения процесса цементация при пониженных температурах (600-700°С); повьаиение надежности и долговечности изделий, работакяцих в парах трения при значительных контактных нагрузках.

1. СПОСОБ ГАЗОВОЙ ЦЕМЕНТА ЦИИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий нагрев до температуры обработки и выдержку в насЕлцаюцей среде, отличающийся тем, что, с целью снижения температуры обработки и интенсификации процесса насыщения нагрев осуществляют до 600-700 С, а выдержку проводят,в парах ферроцена, подаваемых в рабочую зону печи в.токе газа-носителя. 2.Способ по п. 1, о т л и ч а.ю щ и и с я тем, что пары ферроцена получают путем предварительного нагрева ферроцена до 90-130°С. 3.Способ по п. 1, отлича ю-, щ и и с я тем, что в.качестве газаносителя используют азот.§