Способ газового азотирования изделий из сталей и сплавов Советский патент 1989 года по МПК C23C8/22 

Изобретение относится к химико- термической обработке металлов и может быть использовано при поверхностном упрочнении деталей из различных металлов.

Цель изобретения - повышение твердости и скорости насыщения.

Согласно известному способу азотирования деталей из сталей л сплавов, состоящему в нагреве до 500 - 60.0 °С, выдержке при этой температуре в присутствии мочевины с добавлением карбоната аммония, карбонат аммония подают в зону печи вместе с мочевиной. Карбонат аммония получают непосредственно в зоне печи путем одновременной подачи с мочевиной кислородсодержащего газа, служащего в то же время для транспортирования мочевины в печь.

Подача в зону печи мочевины одно-временно с кислородсодержащим газом по предлагаемому способу дает возможность получить насыщенную атмосферу, содержащую карбонат аммония, который, разлагаясь, ускоряет процесс

насыщения поверхности азотом непосредственно в реакционной зоне печи, при этом на поверхности деталей не происходит окисление и сохраняется твердость азотированного слоя,,

Использование воздуха в качестве кислородсодержащего газа, кислород которого вступает в реакцию в зоне печи с образованием карбоната аммония, и одновременное перемещение сжатым воздухом мочевины в печь без механических устройств позволяет повысить технологичность процесса азотирования, поэтому этот признак считают существенным.

Способ азотирования деталей из сталей и сплавов заключается в том, что в печь одновременно с мочевиной подают кислородсодержащий газ, например воздух. Кислород воздуха при высокой температуре вступает в реакцию с мочевиной, при этом в зоне обработки деталей образуется карбонат и активные атомы азота:

4СО(Шг)2 (NH, )C03 +2CQ2 +2N.

(Л

с

оо

Ю

СР 1

оэ

3148

Карбонат аммония разлагается с образованием активных атомов азота и углекислого газа, последний сдвигает равновесие реакции в сторону исходного вещества СО, уменьшая количество образующейся сажи, что дает возможность атомам азота беспрепятственно проникать внутрь деталей, тем самым ускоряя, процесс азотирования.

Воздух, подаваемый одновременно с мочевиной в печь, является в то же время рабочим телом для транспортировки мочевины, что позволяет дозишению количества выделившейся при реакции влаги, которая окисляет поверхность обрабатываемых деталей, и появлению на поверхности ржавого налета.

Пример. В печь, нагретую до температуры 540-560°С, помещают инструмент диаметром 12 мм и образцы мм из стали Р6М5. Печь герметично закрывают, затем в реакционную зону из бункера (высота бункера 200 мм, внешний диаметр 120 мм, диаметр отверстия под бункером 7 мм)

Изобретение относится к азотированию деталей из сталей и сплавов при 500-600°С в атмосфере, содержащей мочевину и карбонат аммония. С целью повышения твердости изделий карбонат аммония получают непосредственно в реакционной зоне печи путем одновременной подачи с мочевиной кислородсодержащего газа, например воздуха, который является в то же время транспортирующим средством для подачи мочевины в печь. 1 з.п.ф-лы, 1 ил., 1 табл.

ровать такое количество мочевины, ко- 15 подают мочевину в количестве 1,0 кг/ч.

торое необходимо для поддержания состава атмосферы в печи без дополнительных механических устройств. Для этого сжатый воздух подают импульсами, при этом каждый импульс транспор- тирует в печь порцию мочевины.

На чертеже показана схема для реализации данного способа.

В бункер 1 насыпают мочевину 2.

Через трубку 3 импульсами подают ежа- 25 тивные атомы азота, а затем карбонат

тый воздух, который перемещает мочевину 2, опускающуюся под действием веса по бункеру 1 в зону 4, затем по трубе 5 в рабочую зону печи 6, температура которой 500-600 С.

Состав атмосферы в печи определяется количеством мочевины и воздуха, подаваемого в печь. Количество подаваемого воздуха зависит от давления воздуха, продолжительности импульса и паузы между импульсами„ Количество подаваемой мочевины зависит, кроме того, от размеров бункера 1 и диаметра трубы 5.

Количество воздуха, необходимое для получения в результате реакции достаточного для ускорения процесса количества карбоната аммония в зоне печи, составляет 0,3 - 20 мас.% от количества подаваемой мочевины.

Количество воздуха меньше 0,3 мае. не обеспечивает прохождение реакции образования карбоната аммония Так как воздух не только участвует в реакции, но и является транспортирующим средством то минимально необходимое количество- воздуха определяют также из условия передвижения порции мочевины, спустившейся по бункеру 1 в зону 4 трубы 5. Поэтому минимальное количество воздуха, подаваемого в печь, берут равным 10 мас.%.

Подача воздуха в количествах, больших 30 мас.%, приводит к повыМочевина транспортируется в печь через трубку сжатым воздухом. Через трубку диаметром 10 мм подается воздух в количестве 6 м /ч импульсами через каждые 10 с в течение 0,8 с при избыточном давлении 0,5 атм.

В реакционной зоне печи кислород воздуха вступает в реакцию с мочевиной, образуя карбонат аммония и .ак0

5

0

5

0

5

аммония разлагается с образованием атомов азота и углекислого газа. Атомы азота проникают в поверхностный слой деталей, происходит процесс азотирования. Так как в печи образуется значительное количество газов, для поддержания в печи избыточного давления не более 0,1-0,2 атм она снабжена выходным отверстием диаметром 10 мм для удаления избыточных продуктов реакции, вместе с которыми удаляется большая часть поступающего в печь воздуха. Поэтому количество подаваемого в печь воздуха должно быть увеличено в 20 раз, чтобы обеспечить как. получение необходимого для реакции количества карбоната аммония, так и транспортировку мочевины в печь.

Через 15 мин подачу мочевины и воздуха в печь прекращают, инструмент и образцы достают из печи и охлаждают в масле. В результате насыщения поверхности азотом и углеродом получают твердость слоя 1066 мм, глубину, азотированного слоя 0,045 мм.

Насыщение проводят в течение 5 и 8 ч в печи Ц-25 при 570°С.

В таблице приведены средние значения сравнительных испытаний образцов из стали 38ХМЮА.

Таким образом, азотированный слой, получаемый по предлагаемому способу, имеет большую глубину и твердость и, как результат, большую износостойкость, при этом ту же глубину насыщения возможно получить за меньшее время.

Формула изобретения

личающийся тем, что, с целью повышения твердости, газовая среда дополнительно содержит кислородсодержащий агент.

V

Редактор М.Петрова

Составитель И.Петров

Техред Л.Сердюкова Корректор И.Муска

Заказ 2787/22

Тираж 941

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Подписное