Способ газовой цементации изделий из сплавов железа Советский патент 1991 года по МПК C23C8/20 

о ij ь 7 jj м

-Т Ь , V 1 ю/ С ;i к - I Г

7 I 1 LJJh и Зу 4IJ I VI Т

С t ГГ ги; L I V HI 11 v. / 1C

г(/ .„ i нг i /i члект; г ; d о

iг; ) . у i м м vi

l / 2 t J г г и i ь Р t L 1 rj г ч. ч .i

гО r |L -

3;Ь , 1 /С .Ж1(3

C5bJ H,vi.-. Ч.1 Г/ | л И, лС

i ( | Mi-г sf c)q fjriooTi j м i лг Г 1 i Г Vi iy P i i j - 1 1

( )Ј. I A- )FUU1 il M Т/ШЛГ м i 1ИИ И J ClMAfiOB Kf Г|Р }А

( Л 1 обрнточчС ОТНО 1 ТГя ( 1/1 „MIMPfr) p ИИ П ( i К ИЧ- i рм ) С И

i p )fjui K J r чменмо i- ppoif iii f э к r

D м. ц- i ,и n можс ГМ rb t t rnM J л iH (J l I LiflHOi i p f In 1 ЗГ гморды ,| Я ИгЧ T( Qf 1ИИ ПРИ TOOL Г ОГНИИ И ДРУ1И/ ОГрЯСЛЧХ

i оомыитемногти для поперд,ностнс i о vrvo

мне- с1 р лде ий из сплавов железа Цель и - сификация процесса и повышение ка- -еггва цеи ыации за счет равномерности гзспреде/ч ния углерода по глубине Спо L4rj raioaon цементации изделии включает выдержку при 950-1150°С подачу газовой 1 меси содержащей углеводород и диоксид углерода в соотношении 1 (1-4) внутрь обь ема насыщения по металлическому тракту с вращающимися частями в которые помещен никельсодержэщий кэгачизэтор, подачу 1ззорои смеси и циркуляцию газовой смеси чере з цементирующую садку на врэ 1цающихся частях металлического тракта поддерживают температуру 0 88 0 93 тем пературы объема насыщения изменением расхода газовой смеси В результате ис- пол( яования способа улучшается качество цементации за счет увеличения скорости науглероживания в 2 и более раз и соответст венно производительность установки и на 7 10% улучшается распределение углерода по глубине цементованного слоя 2 табл

И

t

Изобретение отчогитгч к метяллур|ии в чзстности к химико термической обрабог е а именно к процегса газовой це ментации и может бытл использовано в машиностроении автомобиле и авиастрое нии приборосiроении и друг их отраслям на родною хозяйства дпя гпнгрхног гного упрочнения изделии из сплачон железя

Цель изобретения интпнгификацич Г|роце(Са повышение качегтна цементации 3ri гчег равномерного рзггцл-депещ-я /где рода по глубине

С пост 1 типовой цемент щи и и делии из сплавов ж РСЛЮЧ ет рь деги-ку при 950

1150°С подачу газовой смеси содержащий углеводород и диоксид углерода в соотношении 1 (1-4) внутрь обьема насыщения по металлическому тракту с вращающимися частями в которые помещен никельсодержа щии катализатор и циркуляцию газовой смеси через цементуемую садку при этом на вращающихся частях металлического тракта поддерживают температуру 0 88 0 93 температурь обьема насыщения изменени ем расхода газовой смеси

Способ осуществляется следующим об разом

ON СЛ

ю со XI

СЛ

В объем насыщения углеродом загружают изделия из сплавов железа. Нагрев до температуры цементации осуществляют нагревательными элементами. По достижении в объеме насыщения 750°С по металлическому тракту, заполненному никельссцео- жащим катализатором, подают газовую смесь углеводорода и диоксида углерода в соотношении 1:(1-4). В качестве углеводорода используют газообразные углеводороды: метан (СНз), пропан СзНз). бутан(С4Ню)иих смеси, а в качестве никельсодержащего катализатора - его окислы, которые на начальной стадии конверсии восстанавливаются до металлического никеля.

Использование никельсодерджащего катализатора и введение диоксида углерода способствуют ускорению конверсии углеводорода и получению контролируемой атмосферы с полностью отсутствующим Ъгчлластом - азотом, что приводит к повышена о науглероживающих и восстановительных свойств атмосферы.

Взаимодействие углеводорода и диоксида углерода протекает с поглощением тепла, за счет этого происходит охлаждение вращающихся частей металлического тракта. Температуру вращающихся частей металлического тракта на уровне 0,88-0,85 температуры объема насыщения поддерживают регулированием скорости подачи в него газовой смеси.

Эксперименты проводили на полупромышленном стенде.

Стенд представляет собой шахтную бэзмуфельную электропечь с открытыми нагревателями, снабженную вентилятором на крыше электропечи, направляющим аппаратом в виде стенок корзины для загрузки деталей и тарельчатого насадка на крыльчатку вентилятора с отверстием в центральной части, системой подвода газовой смеси и удаления избыточной атмосферы.

В качестве системы подвода газовой смеси используют модернизированную за счет установки дополнительной обводной линии на газодувке и ротаметра на выходе газосмесительную аппаратуру установки ЭН-16.

Процессу цементации подвергали садку массой 200 кг деталей из стали 12ХНЗ. Газовый анализ атмосферы стенда осуществ- ляли посредством газоанализаторов ОА-5501 (содержание СОг). ГИАМ-5 (содержание СО), хроматографа Тазохром (содержание Н2), а также ВТИ-2. В процессе цементации через 1-3 ч осуществляли измерение углеродного потенциала прямым методом (метод фольги).

Для определения скорости насыщения, послойного химического анализа цементованного слоя по определению распределения содержания углерода по глубине проводили металлографические исследования.

Результаты представлены в табл.1. В таблице равномерность распределения углерода по глубине слоя цементации характеризуется отношением а :

С- - Ci

а

100 %,

где С - содержание углерода в поверхностном слое;

Ci - содержание углерода на глубине, равной 1/3 толщины слоя цементации от поверхности металла.

В табл.2 представлены данные по скорости науглероживания и равномерности распределения углерода в зависимости от различного соотношения углеводорода и диоксида углерода.

Из табл.1 и 2 следует, что при запредельных значениях интервалов числовых значений величин качество процесса цементации ухудшается в несколько раз.

По сравнению с известным предложенный способ обеспечивает увеличение в два

и более раз скорости науглероживания или, соответственно, производительности установки; улучшение на 7-10% распределения углерода по глубине цементованного слоя. Кроме того, в рабочем пространстве пеци образуется контролируемая атмосфера с высокими науглероживающими и восстановительными свойствами при полном отсутствии балластного азота.

Формула изобретения

Способ газовой цементации изделий из сплавов железа, включающий выдержку при 950-1150 С, подачу газовой смеси внутрь обьема насыщения по металлическому трак5 ту с вращающимися частями и циркуляцию смеси через цементуемую садку, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса и повышения качества цементации за счет равномерности распреде0 ления углерода по глубине, в качестве газовой смеси используют углеводород и диоксид углерода в соотношении 1:(1-4), а внутрь вращающихся частей металлического тракта помещают никельсодержащий ка5 тализатор и на вращающихся частях металлического тракта поддерживают температуру 0,88-0,93 температуры объема насыщения изменением расхода газовой смеси.

Неудовлетворительное качество

Таблица 1

Качество неудовлетворительное.

Изделия покрыты плотным слоем сажи.

Окисление поверхности изделий.

Таблица 2