Способ цементации стальных изделий Советский патент 1991 года по МПК C23C8/22 

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к процессам цементации стальных изделий, изготовляемых из высокохромистых и быстрорежущих сталейt и может быть использовано в машиностроении для повышения износостойкости деталей и технологической оснастки (штампов, пресс- форм, фильер и т.п.).

Цель изобретения - повышение качества слоя за счет устранения шпи- ч нельнойк зоны, сплошной карбидной зоны и повышения равномерности слоя.

Способ цементации включает нанесение на поверхность обмазки, содержащей углекислый натрий в количестве 60-300 г/л, клеющей органической

жидкости, загрузку, нагрев до температуры цементации, выдержку в твердом или газообразном карбюризаторе.

Действие углекислого натрия направлено на преодоление барьерной i роли стойкой пассивной окисной пленки. Уже на начальном этапе цементации над поверхностью с нанесенным углекислым натрием образуется газовая фаза, преимущественно содержащая СО. В результате внутреннего окисления, развивающегося при недостатке кислорода, стойкие пассивные окислы хрома трансформируются в сложные окислы типа шпинели. Образующийся тонкий шпи - нельный слой оказывается легко преодолимым для углерода и, кроме того,

CR 4

С

ьс

с

1чЭ

он нейтрализует возможное дальнейшее окисление поверхности кислорода.

Выбор интервала концентрации углекислого натрия в суспензии 60-300 г/л обусловлен необходимостью обеспечения перевода окисной пассивной пленки в углеродопроницаемый слой шпинели как по толщине окисной пленки, так и по всей цементируемой поверхности обра- батываемого изделия. При концентрации углекислого натрия в суспензию менее 60 г/л пассивная пленка может частично сохраняться и стабильность процесса цементации при этом нарушает ся, концентрация углекислого натрия свыше 300 г/л нецелесообразна, так как приводит к повышенному расходу аагента и, кроме того, может вызвать образование темной шпииельной зо ны, т.е. ухудшить качество цементованного слоя. Устранение барьера для насыщения высоколегированной стали углеродом обеспечивает возможность проведения цементации в обычных стан- дартных карбюризаторах, возможность регулирования содержания углерода в пое путем изменения углеродного потенциала насыщающей среды и высокую скорость насыщения.

Проведение цементации в стандартных карбюризаторах при обеспечении высокой скорости насыщения, а также применимость способа для различных марок высоколегированных сталей рас- ширяют возможности способа. Применение для цементации высоколегированных сталей обычных карбюризаторов и реализация возможности регулирования содержания углерода в слое исключа- ют образование темного шпинельного и сплошного карбидного слоев, что обеспечивает высокое качество цементованному слою. Отсутствие барьера для углерода гарантирует стабильность процесса цементации. В целом обработка упрощается, так как для подготовки поверхности к цементации используется только однокомпонентная суспензия, которая наносится на по- верхность либо кистью, либо с помощью пульверизатора, либо окунанием.

Пример Цементации подверга- ют образцы после точения из сталей марок Р6М5 и Х12М. Одну партию об- разцов цементируют по предлагаемому способу в стандартном бондюжском карбюризаторе с подготовкой поверхности путем нанесения обмазки из углекислого натрия в виде суспензии в клее БФ-2 при концентрации 180 г/я. Вторую партию образцов обрабатывают по известному способу. На образцы наносят окунанием суспензию состава, вес.%: триэтаноламин 85; сажа газовая 10; углекислый барий 5.

Затем смоченную суспензией-поверхность покрывают путем погружения порошкообразной смесью, состоящей из сажи и углекислого бария при соотношении соответственно 70 и 30 вес.%. Цементацию проводят также в стандартном бондюжском карбюризаторе.

Для уточнения пределов концентрации углекислого натрия в суспензии цементируют аналогично образцы из стали Р6М5 с предварительным нанесением суспензии с концентрацией углекислого натрия 40, 60, 300 и 320 г/л.

Все образцы цементируют при 970°С .в течение 7 ч с обычной герметизацией контейнеров.

После цементации образцы подвергают микроанализу с целью определения параметров слоя и оценки его качества. Качество слоя оценивают по отсутствию темной шпинельной и сплошной карбидной зон с учетом глубины цементованного слоя.

Результаты металлографического анализа образцов, обработанных по предлагаемому и известному способам, приведены в таблице.

Анализ данных показывает, что по сравнению с известным способом обработка по предлагаемому способу обеспечивает получение равномерного слоя более высокого качества без наличия темной шпинельной и сплошной карбидной зон,

Формула изобретения

Способ цементации стальных изделий преимущественно из высокохромистых и быстрорежущих сталей, включающий нанесение обмазки, содержащей углекислую соль и органическую жидкость, загрузку в насыщающую смесь, нагрев до температуры цементации и выдержку отличающийся тем, что, с целью повышения качества слоя за / счет устранения шпинельной зоны, сплошной карбидной зоны и повышения равномерности слоя, наносят обмазку, содержащую углекислый натрий в количестве 60-300 г/л клеющей органической жидкости.

й

180 180 60 300

Р6М5 Х12М

- - -|Г -

Р6М5 Х12М

Отсутствует Отсутствует Равномерный

Колебания по толщине до 0,15 мм

Отсутствует Колебания Колебания по по толщине толщине до до 0,03 мм

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к процессам цементации стальных изделий, изготавливаемых из высокохромистых и быстрорежущих сталей, и может быть использовано в машиностроении для повышения износостойкости деталей и технологической оснастки (штампов, пресс- форм, фильер и т оп.). Цель - повышение качества слоя за счет устранения шпинельной зоны, сплошности карбидной зоны и повышения равномерности слоя. Способ цементации включает нанесение на поверхность изделий обмазки, содержащей углекислый натрий в количестве 60-300 г/л клеющей органической жидкости, загрузку в насыщающую смесь, нагрев до температуры цементации и выдержку. В результате способ позволяет получать равномерный слой с более высоким качеством без темной шпинельной и сплошной карбидной зон. 1 табл. а S а