Способ нитроцементации стали Советский патент 1975 года по МПК C23C9/16 

1

Изобретение относится к области химикотермической обработки, в частности к процессам совместного насьпдения стали углеродом и азотом.

Известер способ нитроцемеитацин с носледуюидим перлитным иревращенме.м в сердцевине, заключающийся в изотермической выдержке изделий при 750°С в малоактивной нитроцементующей атмосфере, содержащей (в %): 32 СО; 36 На; 1,17 СзНз; 1,68 NHa; 29 N2 с последующими быстрым охлаждением до 650°С, трехминутной выдержкой при этой температуре и закалкой. Указанный способ обеспечивает получение в диффузиоииом слое мартенсита, исключая влияние фазовой иерекристаллизации в сердцевине на коробление деталей.

Недостатком известного способа является получение диффузионного мартенситного слоя, не содержащего карбонитридную зону, влияющую на прирабатываемость и износостойкость трущихся поверхностей деталей.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что, с целью иовыщения износостойкости диффузионного слоя и получения поверхиостиой карбонитридной зоны, охлаждение от температуры изотермической выдержки до 600-650°С проводят в течеиие 1-3 ч.

Описываемый способ заключается в следующем.

Обрабатываемые детали иитроцементуют в течение 1-3 ч при 700-760°С в высокоактивных смесях, в частности в смеси продуктов пиролиза трпэтаиоламина (40-90%) и аммиака (10-60%). Затем в TOII же атмосфере детали охлаждают до в течение 1-3 ч. Закалку изделий с темиературы 600- 650°С проводят в воде, масле, увлажненном или сухом воздухе.

Изотермическая выдержка при 700-760°С позволяет получить на поверхности аустенит, легированный азотом и углеродом, который при медлениом охлаждении до 600 --650°С не расиадается на феррито-цементную смесь. Так как нитроцементацию проводят в активных нитроцементующих газах при медленном охлаждении в интервале температур (700- 760°С) - (600-65р°С), на поверхности формируется изиосостойкий карбонитридный слой, толщина которого регулируется временем (скоростью) о.хлаждення. Последующая закалка от температур 600-650°С приводит к превращению легированного ауетент1та в мартенсит.

Полученный комбинированный диффузионный слой обеспечивает оптимальную прирабатываемость детали за счет поверхиостной карбонитридной зоиы, высокое сопротивление контактным нагрузкам, стойкость в условиях

сухого и полусухого трения за счет luJCOKoii твердости мартенситного подслоя.

Для конкретных условий работы изделий проводят кратковременный отпуск в интервале температур 100-300°С.

Для увеличения глубины диффузионного слоя может быть рекомендован следующий режим нитроцементации: изотермическая выдержка нри 700-760°С в аустенизирующей атмосфере, например в среде разбавленного аммиака (5-20% NHs; 80-95% N2). При этом обеспечивается аустенизация поверхностного слоя значительной глубины. При последующем охлаждении изделий от 760-700°С до 650-600°С состав газовой атмосферы выбирается активным по азоту и углероду, например аммиак (10-60%) и продукты пиролиза триэтаноламина (40-90%), что позволяет формировать на поверхности карбонитридную зону, толщина которой лимитируется временем охлаждения.

Пример. Па стали 45 диффузионный слой глубиной 0,25-0,35 мм формируется после

иитроцементации ио режиму; изотермическая выдержка при 730°С в течению 1,5 ч в среде, содержангей 35% аммиака и 65% продуктов пиролиза триэтаиоламина, с последующим охлаждением с печью в течение 1,5 ч до 630°С. Закалка производится от 630°С в масле.

Полученный диффузионный слой состоит из карбонитридной фазы толщиной 20 мкм с твердостью 400-600 кг/мм, расположенной за ней мартенситной зоны толщиной 0,10- 0,15 мм с твердостью 800-1000 кг/мм и диффузионного подслоя с тростосорбитной структурой глубиной 0,10 мм.

Фор:мула изобретения

Способ нитроцементации стали, включающий выдержку при 700-760°С в атмосфере, содержащей азот, водород, окислы углерода, предельные углеводороды, с последующим охлаждением до 650-600°С и закалкой, отличающийся тем, что, с целью повышения нзносостойкости диффузионного слоя, охлажде ние проводят в печи в течение 1-3 ч.