Состав контролируемой атмосферы для нитроцементации стальных изделий Советский патент 1991 года по МПК C23C8/26 

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к процессам нитроцементации, и может быть использовано в машиностроении, энергетике для упрочнения фильер, форсунок для подачи жидкого и газообразного топлива, пустотообразователей силикатного кирпича, изготавливаемых преимущественно из высокохромистых порошковых сталей.

Цель изобретения - повышение микротвердости и вязкости разрушения изделий.

Состав контролируемой атмосферы для нитроцемектации изделий, преимущественно из порошковых высоко-

хромистых сталей, содержит аммиак, метан и азот при следующем соотношении компонентов, об„%:

Азот40 - 60

Метан10-30

АммиакОстальное

Введение азота в контролируемую атмосферу, содержащую аммиак и метан, позволяет регулировать насыщающий потенциал этой атмосферы, уменьшить сажеобразование и блокирование рабочих поверхностей изделий, исключить опасность образования блокирующего слоя высокоазотистого аустенита, приводит к получению более равномерных диффузионных слоев и, в конечном

о ел

о

О 0

счете, повышает прочностные характеристики обрабатываемых порошковых изделий, а именно: твердость, износостойкость, предел прочности на изгиб.

Выход за предлагаемые пределы не удовлетворяет поставленной цели по следующим причинам (по компонентам).

При увеличении содержания азота свыше 60 об.% происходит существенное снижение насыщающего потенциала атмосферы, в результате чего в диффузионном слое уменьшается концентрация карбидной фазы, что приводит к снижению износостойкости и прочности. При уменьшении содержания азота ниже 40 об.% происходит смещение равновесия реакции диссоциации аммиака в сто рону увеличения количества атомарного азота, что приводит к образованию зоны высокоазотистого аустенита, вызывающей охрупчивание изделий, резкое снижение твердости и предела прочности на изгиб. При увеличении содержа- ния метана свыше 30 об.% на поверхности изделий возникает барьерный слой пиролизного углерода, препятствующего активному насыщению поверхности изделий, в результате чего снижает ся общая глубина карбидной зоны, что приводит к уменьшению твердости и износостойкости с При уменьшении содержания метана ниже 10 об„% снижается содержание углерода в диффузионной зоне, в которой преобладающее место начинают занимать нитридные соединения вместо карбанитридных, что приводит к снижению физико-механических свойств изделий. При увеличении содержания аммиака свыше 50 об.% уменьшается общая глубина насыщения и понижается прочность изделий. При уменьшении содержания аммиака менее 10 об.% снижается глубина дифузионного слоя, что приводит к ухудшению прочностных параметров и увеличению износа.

,

Q п 5 5

0

5

В таблице представлены сравнительные данные свойств известного и предлагаемого составов

Высокохромистые порошковые изделия из стали ПХ13 (13 мас.% Сг) типа пус- тотообразователь силикатного кирпича, изготовленные путем прессования (600 МПа), спекания (1280°С, 2ч., дисоаммиак), калибрования (1200 МПа), подвергаются нитроцементации в атмосфере, содержащей соответственно 30, 40, 50, 60, 64 обо% Nz, 8, 10, 20, 30, 32 обо% СН4, NH3 остальное, по следующему режиму: нагрев до и выдержка в течение 6ч, подстужи- вание до 880°С и непосредственная закалка в масле, отпуск при 180 С в течение 1,5 ч.

После этого проводят измерения микротвердости и испытания на вязкость разрушения о Микротвердость определяют согласно ГОСТ 9450-76 на приборе Akashi модели MVK (Япония) при нагрузке 0,40 Н.

Как следует из таблицы , проведение нитроцементации в контролируемой атмосфере предлагаемого состава позволяет увеличить микротвердость в 1,7 - 1,9 раза и вязкость разрушения в 1,5 - 1,6 раза При этом окисление поверхности отсутствует.

Формула изобретения

Состав контролируемой атмосферы для нитроцементации стальных изделий преимущественно из высокохромистых порошковых сталей, содержащий азот, аммиак и углеродсодержащее вещество, отличающийся тем, что, с целью повышения микротвердости и вязкости разрушения изделий, он в качестве углеродсодержащего вещества содержит метан при следующем соотношении компонентов, об.%:

Азот40 - 60

Метан10-30

АммиакОстальное„

Известный

50 47 3COZ

500 - 600

длагаемый

N2r О СН4 50 NH,

N2;

20 CH4; 30 NHj

N,; 30 CH,: 10 NH

г

4

1080 - 1120 1100 - 1150 1000 - 1050

20

Наблюдаются участки окисления и пятнистая твердость

Окисление отсутствует Твердость равномерная

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к процессам нитроцементации, и может быть использовано в машиностроении, энергетике для упрочнения фильер, форсунок для подачи жидкого и газообразного топлива, пустотообразователей силикатного кирпича, изготавливаемых преимущественно из высокохромистых порошковых сталей. Цель - повышение микротвердости и вязкости разрушения „ Состав контролируемой атмосферы для нитроцементации стальных изделий преимущественно из порошковых высокохромистых сталей содержит обо%: метан 10 - 30; азот 40 - 60 и аммиак - остальное. Использование состава позволяет повысить микро- твердость в 1,7 - 1,9 раза и вязкость разрушения в 1,5 - 1,6 раза. 1 табл. $ 18