Способ изготовления изделий из высокохромистой стали Советский патент 1985 года по МПК C21D1/78 C21D9/36 

0

ел | Изобретение относится к области изготовления приспособлений для кон сервирования рыбных продуктов, в частности к изготовлению сменных цилиндрических роликов, на станки для закатки консервных банок диамет ром более 120 мм. Известен способ изготовления изделий из сталей 20X13, 30x13, включающий цементацию для повьшения твердости рабочих поверхностей при высоких контактных нагрузках в рабо чей зоне Cl J, Способ трудоемок в осуществлении инструмент склонен к выкрашиванию и поломкам несмотря на дополнительную закалку после цементации и снятие при шлифовании зоны внутреннего окисления и части зоны крупноглобулярных карбидов. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ изготовления изделий из хромистых сталей 20X13, 30X13, предусматривающий механическую обработку, нитроцементацио при , закалку, отпуск, шлифование на глубину 0,2-0,4 мм i2 Однако обработка по данному способу не исключает контактно-коррозионного разрушения по границам избыточных карбидов, недостаточны антифрикционные свойства по посадочной поверхности ролика, способ трудоемо Цель изобретения - повышение износо- и коррозионной стойкости. Цель достигается тем, что соглас но способу изготовления изделий из высокохромистой стали, преимуществен но роликов для закатки консервных банок, включанлцему механическую обр ботку, нитроцементацию с непосредст венной закалкой, отпуск и шлифовани после нитроцементации проводят подо грев со скоростью 8-10 град/мин до температуры закалки, шлифование производят на глубину 5-10% глубины нитроцементованного слоя, после чег ведут нитрооксидирование в вакууме. Нитрооксицирование осуществляют при 500-540 с. Цосле нитрооксидирования проводят охлаждение в вакуумном масле. Повьшгение стойкости роликов дости гается за счет снятия при шлифоваНИИ только части зоны внутреннего окисления нитроцементованного диффузионного слоя, являющейся наиболее пористой, при сохранении остальной части зоны внутреннего окисления, создающем условия для получения более прочной и коррозионно стойкой рабочей поверхности роликов.Подогрев со скоростью 8-10 град/мин после окончания выдержки при нитроцементации до температуры, равных оптимальным для закалки сердцевины роликов из ста-, лей 20X13 и 30X13, предотвращает ускоренный рост карбидов и карбонитридов и позволяет получить более высокую твердость рабочей части и мак,,о симальную твердость сердцевины. Таким образом, после нитроцементации, закалки и чистового шлифования на рабочих поверхностях роликов и на внутренней посадочной поверхности ocTaeTiSH диффузионный слой глубиной 0,35-0,55 мм, состоящий из трех зон: наружная зона - 0,05-0,10 мм с пониженным содержанием углерода, с минимальным количеством избыточных карбидов и повышенной коррозионной стойкостью, зона глобулярных карбидов - 0,15-0,30 мм, имеющая высокую твердость, и переходная зона - 0,100,15 мм с постепенно убывающей твердостью. При проведении нитрооксидирования в вакууме процесс диффузии азота и процесс образования оксидного слоя протекают более равномерно, плотность оксидного слоя стабильнее, а последующая пропитка вакуумным маслом улучшает условия приработки роликов в начальный период эксплуатации. Способ осуществляют в следующей последовательности. Производят механическую обработку роликов, затем нитроцементацию в проуктах пиролиза жидкого карбюриза- . тора и закалку после нитроцементации, повышая температуру с 940-960 С до 1000-1040С со скоростью 810 град/мин (в течение 5-10 мин). После закалки осуществляют низкий отпуск для снятия внутренних напряжений, шлифование на глубину 5-10% от общей глубины нитроцементованного слоя (0,04-0,08 мм на диаметр) и нитрооксидирование в газовой среде, образованной подачей в печь триэтаноламина с добавкой нашатырного спирта и аммония виннокислого охлаждения после отпуска в вакуумном масле.

3 .

Приме р 1. Ролики из стали 30X13 наружным диаметром 51,5 мм и высотой 20 мм изготовляли с чистотой поверхности по наружному -и внутреннему диаметру Р, 20.. После нитро цементации при в течение 4 ч температуру повьшали до 1000°С и поеле выдержки в течение 10 мин проводили Закалку роликов. Шлифование роликов, прошедших низкий отпуск

для снятия напряжений, осуществляли на глубину 0,02 мм (5%от глубины слоя) при чистоте поверхности Р 0,10.

Нитрооксидирование шлифованных роликов осуществляли при 500С в течение 60 мин-с охлаждением в вакуумном масле ВМ-4..

При испытаниях на закаточной машине и определении коррозионной стой-, кости в агрессивной среде установлено, что в сравнении с известным способом время эксплуатации до образования местных выкрашиваний увеличилось в 1,5-1,8 раза. Увеличение веса роликов за счет образования продукто коррозии уменьшилось в сравнении с известным способом в 1,2-1,4 раза.

П р и м е р 2. Ролики изготовляли из стали 14Х17Н2. После механической обработки партии роликов в количестве 30 шт. проводили-нитроцементацию при 960°С в течение 4 ч в твердом древесноугольном карборизаторе, содержавшем добавки глицерина, натрия бензойнокислого и натрия железосинеродистого, суммарное количество добавок составляло 12,5 вес.%. После окончания выдержки температуру повьштали до со скоростью. 8 с/мин (в течение 5 мин) и затем проводили закалку роликов в масле, связками по 10 шт. перенося их из ящика для нитроцементации в закалочный бак. После отпуска при в течение 4 ч ролики шлифовали со снятием Припуска 0,04 мм, составляющего 5% от общей глубины слоя нитроцементации. Нитрооксидирование шлифованных роликов в процессе их отпус ка проводили при 500°С в течение 60 мин.

Ролики из стали 14Х17Н2 имели на рабочих и посадочных поверхностях диффузионный слой глубиной 0,82 мм микротвердостью кгс/мм , а твердость сердцевины составляла HRC 38-42. При эксплуатации в усло174

ВИЯХ серийного производства износостойкость роликов достигла 2300 ч или в 2,2 раза выше, чем по известным способам изготовления. Было исключено коррозионное разрушение поверхности, характерное для известного способа обработки, изменение веса за счет обра:зования продуктов коррозии уменьшилось с 8,4-10 г/см ч до 2, ч, а трудоемкость изготовления с учетом всех операций химикотермической обработки и операций шлифования сократилась на 3,7 ч.

При обработке роликов по режимам, отличным от заявляемых парАметров, были получены отрицательные . результаты. Так, увеличение температуры нагрева после нитроцементации до 1060°С и длительности нагрева до 15 мин (скорость нагрева 6,5°С/ /мин) приводит к укреплению карбидов в диффузионном слое до 8-12 мкм, к снижению прочности при изгибе в 1,5 раза, а ударная вязкость падает до ,2 кгсМ/см. Как следствие, при шлифовании в поверхностном слое возникают трещшп), а при эксплуатации ролики выходят из строя через 80-100 ч. К отрицательным результатам - снижению твердости и контактной прочности приводит также шлифование роликов на глубину более О, на сторону (снималось 12-14% глубины слоя): микротвердость слоя составляет Hjg 780-835 кгс/мм, износостойкость роликов снизилась на 20-30%.

П р и м е р 3. Закаточные ролики изготавливали из стали 20X13.- Нитроцементацию проводили в шахтной цементационной печи Ц-60 в атмосфере пиролиза смеси 97% триэтаноламина и добавками растворов нитрита натрия, гидроокиси аммония. Температура нитроцементации 940°С, длительность выдержки 4 ч; далее повьш1али температуру до 1040°С в течение 10 мин (скорость 10 С/мин) и закаливали ролики в масле. После отпуска шлифование зоны внутреннего окисления осуествляли на глубину 0,06 мм, что составляло 8% от общей глубины нитроцементованного слоя.

Диффузионный слой стали 20X13 имел глубину 0,65 мм, микротвердость зоне избыточных карбидов N55. 997 кгс/мм , вьш1е, чем при обработке по известному способу. Износостойкость роликов при закатке банок

диаметром 230 мм составила 1340 ч или в 1,8 раза выше роликов, изготовленных по известной технологии. Суммарная трудоемкость в сравнении с известным способом снизилась в 1,7 раза.

При обработке по режимам за преде лами предлагаемого способа получены неудовлетворительные результаты. Так, ускоренный нагрев от температуры нитроцементации со скоростью 15 С/мин до 980 С (время 3 мин) приводил к снижению твердости сердцевины до HRC 34-36 вследствие недогрева, а микротвердость слоя не превышала 115 730-750 кгс/мм . Шлифование роликов на глубину 0,03 мм (4,5% общей глубины слоя) не позволяло удалить наиболее рыхлую

65717

часть зоны внутреннего окисления, коррозионная стойкость роликов существенно снижалась - так, увеличение 5 веса достигало 12-10 против 6 10 г/ см ч при испытании роликов в кислой среде влажностью 95%.

Обработка по предлагаемому спосо10 бу обеспечит техникоэкономический эффект, так как позволяет повысить износостойкость роликов в 1,52,2 раза, снизить трудоемкость их изготовления на 20-70%. Кроме того, 15 способ позволяет повысить коррозионную СТОЙКОСТЬ и исключить основные дефекты, связанные с условиями эксплуатации роликов при повышенной влажности в коррозионноактивной среде, при высоких контактных нагрузках.

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ВЫСОКОХРОМИСТЙ СТАЛИ, пре11мущёственно роликйв для закатки консервных банок, включающий механическую обработку, нитроцементацию, закалку, отпуск и шлифование, отличающийся тем, что, с целью повышения износо- и коррозионной стойкости, после нитроц ментации проводят подогрев со скоростью 8-10 град/мин до температу закалки, шлифование производят на глубину 5-10% глубины нитроцементованяого слоя, после чего ведут нитрооксвдирование в вакууме. 2.Способ по п. 1,отличающ и и с я тем, что нитрооксвдирование осуществляют при 500-540 С. 3.Способ по п. 1, отличаюсл щийся тем, что.после нитроокси- дирования проводят охлаждение в вакуумном масле.