Способ химико- термической обработки стальных изделий Советский патент 1992 года по МПК C23C8/32 

Изобретение относится к химико-термической обработке, преимущественно низ- котемпературной нитроцементации стальных изделий из конструкционных хромомолибденовых и молибденовых сталей, и может быть использовано в машиностроении для упрочнении широкой номенклатуры стальных изделий работающих в условиях износа при повышенных удельных давлениях или при одновременном воздействии динамических нагрузок

Известен способ химико-термической обработки стальных изделий, включающий азотирование в смеси аммиака и природного газа, нитроцементацию при 650-690°С, нагрев под закалку при 720- 900°С в угле- родсодержащей среде с добавлением в нее 1 10% аммиака и/ni азота i последующую закалку в маспе воде или подовоздушнои смеси (а с СССР №494344 кл С 23 С 11/18, 1974)

Однако в известном способе при нэгре- ве изделий под закалку в результате диссоциации карбонитрида происходит уменьшение глубины карбонитридной зоны и увеличение ее пористости и, как следствие, снижение износостойкости.

Кроме того, этот способ не позволяет обрабатывать крупные изделия, требующие длительного времени нагрева и выдержки для аустенитизации, приводящих к нарушению сплошности карбонитридной зоны и к браку изделий.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ химико-термической обработки стальных изделий, включающий предварительную ас- тенитизацию при температуре 860 880°С в течение 1 -1.5 ч. снижение температуры до 700°С выдержку в течение 3 -4 ч в яэотоу; леродсодержащей атмосфере и заулку 1

VI

I

о

Недостатком известного способа япля- ется низкая твердость сердцевины изделий (200 270 HR) вследствие превращения аус- тенитя в процессе выдержки при 700°С з феррито-перлитную смесь с низкой твердо стью. Это снижает долговечность деталей и зачастую приводит к их разрушению

Целью изобретения является повышение прочностм-ых ево йст8 и долговечности изделий за счет повышения прочностных свойств сердцевины.

Поставленная цель достигается тем, что в способе химико-термической обработки с гальных изделий преимущественно из конструкционных легированных хромомолиб- деновых и молибденовых сталей, включающем предварительную аустенити- зацию, снижение температуры, выдержку в азотоуглеродсодержащей атмосфере и последующую закалку согласно изобретению выдержку в азотоуглеродосодержащей среде ведут в температурной области повышенной устойчивости переохлажденного аустенита, верхний предел которой превышает температуру максимальной устойчивости аустенита не более чем ка 10°С, а нижний предел составляет не менее 540°С, Анализ предлагаемого способа показал, что выдержка в температурной области повышенной устойчивости переохлажденного аустенита стабилизирует аустенит и предупреждает превращение по перлитному механизму, что позволяет при закалке получить в сердцевине мартенситную или троостомартенситную структуру, обладающую высокой твердостью, значительно превосходящую твердость феррито-перлитной структуры

Целесообразность предлагаемых пределов изменения технологических параметров объясняется следующим

При выдержке в азотоуглеродосодержащей атмосфере при температуре более верхнего предела длительность инкубационного периода, и соответственно, степень устойчивости переохлажденного аустенита резко уменьшаются, что приводит к частичному или полному превращению аустенита в феррито-перлитную смесь и к разупрочнению сердцевины

При выдержке в азотоуглеродсодержащей атмосфере при температуре ниже 540°С в результате низкой диффузионной подвижности атомов углерода и азота затрудняются условия формирования карбо- нитридной зоны что приводит к снижению прочности поверхности

При проверке соответствия решения критерию существенные отличия заявителем не обнаружены технические решения г

признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа Это позволяет сделать вывод, что предложенное решение обладает существенными отличиями.

Способ осуществляют следующим образом.

Пример, Образцы из сталей 12Х2М и 35М нагревали в печи СШЦМ 6 6/9 при температуре 880°С в течение 1 ч, снижали тем0 пературу в соответствии с режимами по предлагаемому и известному способам, приведенными в таблице 1, выдерживали в среде азотоуглеродсодержащего газа в течение 4 часов и закалывали в масле И-20А.

5 Температуру максимальной устойчивости переохлажденного аустенита определяли в соответствии с диаграммами изотермического превращения для соответствующих марок сталей

0Режимы химико-термической обработки представлены в табл 1.

Для проверки качества химико-термической обработки определяли макроструктуру и микротвердость поверхности и

5 сердцевины и твердость сердцевины образцов. Микроструктуру определяли на микроскопе Neophot-2 по микрошлифам после травления в 4%-ном спиртовом растворе азотной кислоты, микротвердость - на при0 боре ПМТ-3 при нагрузке 50 г. Твердость испытывали на твердомере типа ТР.

Данные металлографического анализа и испытаний твердости приведены в табл. 2 Как видно из данных табл 2, предлага5 емый способ химико-термической обработки изделий (опыты 1-3)позволяет более чем в 2 раза повысить твердость и микротвердость сердцевины изделий при одновременном сохранении качества упрочнения

0 поверхности по сравнению с известным способом.

Формула изобретения Способ химико термической обработки стальных изделий, преимущественно из

5 конструкционных легированных хромомо- либденовых и молибденовых сталей включающий предварительную аустенитизацию снижение температуры, выдержку в азотоуглеродсодержащей атмосфере и последую0 щую закалку, отличающийся тем, что, с целью повышения прочностных свойств и их долговечности за счет повышения твердости сердцевины изделий, выдержку в азо- тоуглеродсодержащей среде ведут в температурной области повышенной устой5 чивости переохлажденного аусгенита верхний предел КОТОРОЙ превышает температуру максимальной устойчивости аустенита не бтрр чем ня 10°С, а нижний продел го-1 зв шет не МРНРР 540°С

Т а б л и ц л 1

Сущность способа: стальные изделия, изготовленные из конструкционных легированных хромомолибденовых сталей, проходят предварительную аустенизацию, затем температуру снижают до значений, соответствующих температурной области повышенной устойчивости переохлажденного аустенита, верхний предел которой не более чем на 10°С превышает температуру максимальной устойчивости аустенита, а нижний составляет не менее 540°С, и ведут выдержку в азотоуглеродсодержащвй атмосфере, затем проводят закалку изделий, 2 табл.

М

М

М

М

И

38 43

36 42

37 42

18

27 37

Предлагаемый способ

607402

5781 57

607 578

636 607

578 548

371 402

402 432

203

272 402

М

34

15 23

331 Известный способ

186 229

578 548

Таблица2

Карбонитрид То же

Трое с тома рте нсит То же

371 402

402 432

203

272 402

331

Феррит.перлит,

троостит

То же

Отсутствует Троостит зона карбонит рида

То же

Карбонитрид Феррит,перлит То жеТо же