Способ упрочнения стальных изделий Советский патент 1983 года по МПК C23C11/12 C21D1/72 

О 3,0 в,о 3,0 12,0 а,о nja цо Расстояние от .пн Изобретение относится к химико-термической обработке стапьиых аетапей и может быть использовано в машиностроении апя упрочнения изаепий, работающих в усповияк износа и усталостных нагрузок. Известен способ нитроцементации зуб чатых колес малого и среднего модуля в угперод-азотнстой среде при 86О880°С 1 . Недшстатком данного способа является ограйичение глубины упрочненного слоя до 1,2 мм в связи с трудностью получения качественных слоев при длительных выдержках деталей в нитроцементующей атмосфере. Для получешш упрочненных споев с большей глубиной ( 1,2 мм) .как % правило, применяют цементацию. Известен способ химико-термической обработки, включающий цементацию крупномодульных тяжелонагруженных зубчатых колес с последующим азотированием и.высоким отпуском, закалкой в маслО и низким OTnyClEOM 2J . Однако известный способ очень длительный (26 ч) и требует дополнительных затрат на транспортировку деталей вследствие того, что обработку их ведут на разном оборудовании: цементацию - в электропечах Ц-105А« азотирование - в электропечи ТЦ 107-ОО; нагрев деталей под закалку - в камерной электропечи H-85S; низкий отпуск - в электропечи ПН-34М. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ упрочнения ,стальных изделий, включающий насыщение при 930-94О°С в атмосфере энцогаза, природного газа н аммиака, подстуживание до 5ОО-5 , повторный нагрев по закалку в атмосфере эндогаза и закап«У ИК недостаткам указанного способа относится низкая прока ливаемость упрочнев него слоя и образование дефектной структуры (троостнта) вследствие малой уотрйчивости аустенита. Цель изобретения - повышение долговечности деталей путем повышения про.калпваемости и твердости упрочненного Указанная дель достигается тем, что согласно спосюбу упрочнения стальных иэ аепвй, вкпючаюшему насыщение при 930-94О С в атмосфере андогаза, природного газа и аммиака, подстуживание до 5ОС), повторный нагрев под закалку в атмосфере эндогаза и закалку подстуживание производят в атмосфере аммиакв, а при повторном нагреве под закапку в атмосферу эндогаза дополниттепьно подают 8-10% аммиака. При подстуживании деталей до температуры ниже перекристаллизации стали в атмосфере аммиака в соответствии с диаграммой состояния Fe-N происходит насыщение аустенита азотом на глубину 0,3-О,4 мм и образуется азотистая фаза. При повторном иагреве под закалку в азотсодержащей среде происходит диффу зш азота вглубь металла под влиянием разности его концентраций. При этом происходит не только диффузия азота вглубь металла, но и сохранение определенного количества его в аустените с поверхности деталей, повый1ающего ус трйчивость аустенкта против распада и способствующего образованию мартенсита при закалке, а следовательно, повыщению прокаливаемости слоя. При подаче аммиака в атмосферу печи повторного нагрева менее 8-10% в слое образуется троостит вследствие недостаточного ниязщения твердого раствора азотом, что приводит к понижению прокаливаемости.. Подача аммиака более 8-10% в печь повторН1эго нагрева приводит к пересьпцет нию твердого раствора и образованию избыточных фаз - карбонитридов, снижаюших усталостную прочность деталей. П р и м е р. В йечь, нагретую до 930-940 С, загружают шестерни ED3 стали 20ХНР, насыщают в атмосфере эндогаза, природного газа и аммтка, согласно известной технологии, подстуживают до 5ОО-550 С в среде аммиака и нагревают под закалку до в среде эндогаза и 8-10% аммиака, закаливают в масле ИО2О при 16О С. Процесс осуществляют в двухрядном безмуфб льном агрегате типа 0811, состоящем из цементационной печи, камеры подсту :ивания н печи повторного нагрева закапку, закалочного бака, мойки и отпускной печи. Рася:од технологических газов представлен в табл. 1. Время выдержки на каждом этапе обработки не меняется и при темпв1хэлкания поддонов 25 мин, составляет: цементации 16 ч 40 мин; поцстуживания 50 мин; повторного нагрева под закалку 1 ч 40 мин В р« ультате обработки содержание углерод.а в поверхностных слоях равно 0.7-0,9%.

Сравнительные оанвые по обработке преапагаемым и известным приведены в табл. 2.

Как виано ва табп. 2, преопагаемый. 5 способ позволяет попучеть бездефектные спои с твераостью Ш 62-64 ври содержании азота в поверхвостных спойхболее 0,35%.

При веаостаточном насыщении азотом 0 (подача аммиака в печь повторного Ш1грева менее 8% по способу 1) образуе1 ся , при вэ точнсм - вврбонит рипы (поаача{вммиака в печь повторного нагрева бопёе 1О% по способу 5).

Кроме того, вэмеряют прсжапиваемосгь на глубине 0,2О мм, 1гак как на этой гпубвае возникают шиболыпие напряжения в пропессе эксплуатации шестереи. 20

Результаты измерений представлены на чертеже.

Как видно, предлагаемый способ обеспечивает более высокую прока ливаемость упрочненного слоя.

Предлагаемый способ обеспечивает получение качественных слоев с высокой прркаливаемостью за счет обеспечения дополнительного легирования азотом при подстуживании мартенсита и остаточного аустенита, свою очередь, позволит долговечность шестерен конечной передачи

По сравнению с прототипом, предлагаемый способ позволяет улучшить качество упрочненного слоя взделий и тювысить долговечность деталей на 15%, что позволит сэкономить 110 т стали 20ХНР в год за счет повышения ресурса работы и снижения иорм расхода запасных частей.

Таблвпа 2

СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий шсыщевве при 93О-94О С в атмосфере энпогаза, природнсго газа и аммиака, яоасгужвааше до 50О-55О С,повторвый нагрев под за капкув атмосфере ендогаза н эакапку, отличающийся тем, что, с пепью повышения допговечвоств вэдепнй путем повышения про{гапиваемости и твердости упрочнечного сяоя, лодстуживаняе производят в атмосфере аммиака, а при повторном нагреве под закапку в атмосферу эндогаза допопнитепьво подают 8-10% аммиака.