Способ низкотемпературной нитроцементации металлических изделий Советский патент 1978 года по МПК C23C11/18 

Изобретение относится к химико-термической обработке иув частностиук процесссам низкотемпературной нитроцемента-

ЦИИ.

Известны различные способы низкотемпературной нитроцементации, в которых веществом, поставляющим азот, является аммиак, а источником углерода могут быть различиые углеводороды, углекислый газ- и т. д. Процесс ведут при 550-620 С с выдержкой в течение 3-8 ч (зависит от обрабатываемых деталей и марки материала). В результате обработки на деталях попуЧают карбонит ридный слой или оксикарбонитридный, если обработку осуществляют в среде, содержащей кислород, толщиной 1О-ЗОмкм и диффузионный слой толщиной 0,2-0,5 мм. Например известен способ нитроцементации в газовой среде, содержащей, об.%: Аммиак7-12

Углекислый газ3 5

АзотОстальное, {l}

Детали, подлежащие ннтроцементащ1и, загружают в печь и нагревают дб 2ОО25О, затем в рабочее пространство печи подают смесь газов: аммиак, углекислый газ и азот в указанных пределах и продолжают нагрев до . Для снижения затрат на обработку Деталей можно осуществлять нагрев деталей с 200-250 0 до 56О-570 ч: в атмосфере одного азота, а затем подать аммиак и углекислый газ. Выдержка деталей при 560-570 0 составляет 4-6 ч, затем прекращают подачу аммиака и углекислого газа, и после продувки азотом в течение 5 мин детали выгружгиот и охлаждают на воздухе, в масле или воде.

После обработки деталей значительно

5 повьпиается их износостойкость, задиростойкость и усталостная прочность.

Развитие процессов химико-термической обработки на современном этапе требует снижения зат|эат на обра0ботку деталей при сохранении цх свойств. Это может быть получено за счет использования ботюе дешевых технологических материалов и уменьшения продолжительности процессов.

Целью изобретения является уменьшение времени выдержки.

Поставленная цепь достигается тем, что в качестве источника нитроцементукдцей газовой среды в рабочее пространство печи вводят циануровую киспоту.

Циануровая киспота представляет собой порошок белого цвета и имеет спедующую химическую формулу:

О И

с нкГ |н

0 С

HN В результате термического разложения

кислота является поставщиком азота, углерода и кислорода.

Способ осуществляют следующим образом.

Детали загружают в печь и нагревают до 20О-250 С. При достижении указанных температур в печь подают азот и дальнейший нагрев до 500-62СЛ:: производят в атмосфере азота. Это позволяет избежать окисления поверхности деталей. После прогрева садки при 5006-2О С в рабочее простра ство печи вводят циануровую кислоту. Последнюю можно загружать в печы различными способами, например через специальное загру- зочное отверстие в крышке печи путем периодической засыпки. Количество кислаты, подаваемой в печь, зависит от размеров рабочего пространства печи, количества обрабатьгоаемых деталей и подбирается экспериментально. Таким лее образом устанавливают и периодичность засыпки. Время выдержки при нитроцементации определяется необходимой толщиной слоя и видом обрабатываемых деталей. В предлагаемом процессе оно составляет 1-5 ч.

В результате обработки по указанному способу на поверхности стальных образцов или деталей образуется оксикарбонитридный спой, имеющий, как и при обработке по известному способу, высокую твердость в пределах 75О-85О кг/M усталостную прочность 48-50 jftrc/мм 1Для образцов с надрезом; н высокую износостойкость, которую определяли на машине с возвратно-поступательным движением, со смазкой при нагрузке 75Орг/см Износ определяли по изменению размера образца. Контртело-пластина из стали Р18. Износ образцов поспе испытания в течение 7 ч составил 0,О1-О,03 мм.

Преимуществом предлагаемого способа является то, что время выдержки, необходи мое для формирования оксикарбонитридного слоя меньше, чем при известных способах т. е. за одно и то же время можно получить более глубокий.слой. Это. подтверждается результатами проведенных сравнительных испытаний известного способа и предлагаемого.

Например, после нитроцементации по известному способу деталей из стали 40Х в течение 4 ч при в газовой среде, содержащей Г об.%:

Аммиак10

Углекислый;газ4

АзотОстальное, был получен оксикарбонитрндный слой толщиной 18 мкм при общей толщине нитроцементоваяного слоя 0,4 мм.

При обработке тех же деталей по предлагаемому способу в течение 4 ч тощина оксикарбонитридного слоя составила мкм, общая толщина нигро цементного сло5ь«Ю,45 мм,

Результаты сравнительных испытаний образов, обработанных при различных выдержках по известному и предлагаемому способам, сведены в табл.

Как вионо из резупьтатов испытаний, предлагаемый способ обеспечивает значительное увеличение скорости роста слоя и, в первую очередь, оксикарбонитридного слоя, что является важным фактсром, особенно для деталей, работающих на износ.

Предлагаемый способ дешевле известного, так как необходимое количество циануроврй кислоты невелико, для проведения 4-х часового режима требуется около 7 г вещества (объем рабочего пространства печи равен 0,01 м).

Необходимо также отметить, что хранить порошок циануровой кислоты гораздо проще, чем аммиак в баллонах, она не токсична, не имеет запаха. Применение циануровой кислоты значительно упрощает систему газоразводки печи. Процесс

с циануровой кислотой может быть проведен на печах любой конструкции.

Формула изобретения

Способ низкотемпературной нитроцементации металлических изделий, путем нагрева изделий до 5ОО-62О С, выдержки при этой температуре в насыщакшей газовой среде с добавкой инертного газй я последующего охлаждения, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени выдержки, в качестве насышак. щей среды используют циануровую кислоту.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство N9548660, кл. С 23 С 11/18, 1977.