Способ поверхностной обработки углеродистой стали Советский патент 1993 года по МПК C23C8/26 

Изобретение относится к материаловедению, в частности к химико-термической обработке сплавов, а именно к диффузионному насыщению металлической поверхности в твердом состоянии элементами, повышающими эксплуатационные свойства материала.

Целью изобретения является повышение задиростойкости и улучшение прирабатываемое™ за счет получения слоистой структуры на поверхности стали.

Общим признаком предлагаемого способа поверхностной обработки углеродистой стали и прототипа является наличие в их составе воды и карбидами. Новым по сравнению с прототипом является особенности формирования и строения слоя, получаемого за счет взаимодействия с поверхностью перегретого пара 10-30% водного раствора карбамида как насыщающей среды.

Предлагаемый способ поверхностной обработки углеродистых сталей с использованием перегретого пара как насыщающей

среды, содержащей компоненты в указанном соотношении, позволяет:

-получить слоистую структуру поверхностного слоя;

-на этой основе повысить задиростой- кость и улучшить прирабатываемость углеродистых сталей.

Поверхностный слой, получаемый после обработки в атмосфере перегретого пара водного раствора карбамида при температуре 600 ± 20°С и времени выдержки 1 час, содержит соединения кислорода, углерода и азота с железом. Эти соединения, образующиеся в результате окислительно-восстановительных реакций, происходящих на поверхности металла, образуют слоистую структуру. Такая микроструктура поверхностного слоя оказывает существенное влияние на задиростойкость.

Важной особенностью предлагаемого способа поверхностной обработки является то, что пластинчатый перлит матрицы в обь- еме новой фазы приобретает мозаичное строение, что положительно сказывается на

00

GJ о ь.

00

ел

со

улучшении прирабатываемое™ углеродистых сталей.

Предлагаемый способ поверхностной обработки может быть осуществлен следующим образом: шахтную печь нагревают до температуры 500-550°С, затем в нее загружают детали и нагревают их до рабочей тем- пературы 58Д-6Ј0,°С. Время выдержки составляет 1 д. 3ajesM обработку прекращают, отключают подачу,насыщающей среды, и производят охлаждение деталей вместе с печью до 550°С, после чего охлаждают на спокойном воздухе.

Насыщающая среда может быть получена следующим образом: расчетное количество карбамида (10-30%) растворяется в нужном количестве воды. Полученный раствор заливают в емкость, в которой происходит его нагревание до образования перегретого пара водного раствора карбамида.

При увеличении количества воды свыше 90%, поверхностный слой в основном состоит из окислов железа, что не обеспечивает образования слоистой структуры. Такой поверхностный слой, обладая достаточной задиростойкостью, плохо прирабатывается.

При содержании воды меньше 70%, карбамид плохо растворяется, и это не приводит к достижению поставленной цели. Оптимальные значения состава насыщаю0

5

0

5

0

щей среды для поверхностной обработки углеродистых сталей обеспечивают формирование в поверхностном слое слоистой структуры и мозаичного перлита. Такой поверхностный слой по структуре существенно отличается от получаемого по прототипу (табл.).

В предлагаемом изобретении поверхностный слой состоит из различных фаз, которые формируются послойно. В матрицу насыщающие элементы диффундируют последовательно. На начальной стадии идет окисление перлита, в результате чего он получает мозаичное строение. Первый слой, в основном, состоит из окислов железа, легированных другими элементами. Посл« формирования первого подслоя идет образование следующего, который в основном состоит из окиси нитритов.

Формула изобретения Способ поверхностной обработки углеродистой стали, включающий обработку в насыщающем составе, содержащем карбамид и воду, отличающийся тем, что с целью повышения задиростойкости и улучшения прирабатываемости за счет получения слоистой структуры, обработку проводят при температуре 580-620°С, а в качестве насыщающего состава используют перегретый пар 10-30%-ного водного раствора карбамида.

Способ поверхностной обработки углеродистой стали. Сущность изобретения: углеродистую сталь обрабатывают путем нагрева до 580-620°С в насыщающем составе, представляющем собой перегретый пар 10-30%-ного водного раствора карбамида. 1 табл.