Способ цементации стальных деталей Советский патент 1979 года по МПК C23C11/12 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к способам химико-термической обработки стальных деталей в вакууме, и может примен5ггься при обработке низколегированных и углеродистых сталей, в особенности при обработке мелких деталей. Известен способ цементации стали с использованием вакуумного нагрева. Способ заключается в том, что цементуемые детали нагревают в вакууме, а затем в печь вводят газ, содержащий метан, при этом углеродный потенциал атмосферы определяется парциальным давлением метана, которое регулируется, общим постоянным давлением атмосферы при цементации, поддерживаемым на постоянном уровне вакуумными насосами. Особенностью способа является интенсификация процесса насыщ ния поверхности углеродом за счет более полной диссоциации метана при пониженном давлении .1 . Недостатком такого способа цементации в вакууме является сложность опред&ленив и регулировки углеродного потенаиала атмосферы, а также срыв процесса цементации при выделении сажи в печи, что может замедлить процесс насыщения поверхности углеродом и сделать его нестабильным . Цель изобретения - интенсификация п юцесса насьпаения. Кроме того, -способ позволяэг облегчить регулировку углеродного потенциала за счет уменьшения количества углеродсодержащего газа в печь при низком давлении. Это достигается за счет того, что углеродный потенциал атмосферы поддерживается непрерывным изменением (увеличением) давления в печи в интервале О,01-О,95 атм со скоростью О,О011 атм/ч при подаче в печь нестойкого углеводорода ацетилена. При этом происходит, с одной стороны, непрерывная диссоциация газа на углерод и водород. В зависимости от температуры и скорости, подачи ацетилена углеродный потенциал может поддерживаться постошшым или непрерывно МЕНЫПОТЬСЯ (скорость диссоциации боп1(,ше скорости подачи); ипи иецрерывно увеличиваться (скорость подачи бопьше скорости диссоциации). Указанный иптэрвап изменения давпеНИИ ограничен с нижней стороны (0,01атм необходимым , парциальным давпением адот пена для создания на поверхности ко1шеНТ радии 0,8% С, а с верхней стороны (0,95 атм) взрывоопасностью технопогни из-за возможности взаимодействия атмосферы с кислородом воздуха при разгерметизации печи). В сгтучае нежелательности выпадения сажи на изделии или в конце процесса насыщения для ограничения концентрации угпврода в поверхности устанавливают скорость подачи ацетилена 0,001 атм/ч. В начале процесса дпя поддержания максимальной скорости насьпцения, а также в том случае, когда весь процесс ве-. дется по механизму реакционной диффу-, зии, т.е. с образованием цементита на поверхлости, скорость подачи ацетилена устанавпивают 1,0 атм/ч. Пример. Детали из стали 20 наг ревают в вакууме при температуре выдерживают ЗО мин для выравнивания температуры и затем впускают ацетилен из баллона первые 5 мин со скоростью 0,1 атм/ч, а затем 55 мин со скоростью 0,001 атм/ч пря изменении общего давления в печи за время процесса от 0,01 до 0,1 атм, В результате цементации получают цэменто&ат1ый слой без карбидной сетки глубиной О,55 мм. Детали из стали 20 нагревают в вакууме до 850 С, в держивают 30 мин, а затем пускают ацетилен непрерывно со средней скоростью 1 атм/ч, причем в начапе процесса скорость составляет 1 атм/ч, а последние 30 мин - 0,1 атм/ч. Суммарное давление в печи изменяется в пределах 0,01 0,95 атм. В результате цементации в течение 1 ч получают цементованный слой 0,3 мм. На поверхности стали методами рентгеноструктурного анализа был обнаружен цементит. При проведении цементации в метане и природном газе на деталях из стали 2ОХ при тех же технологических парамет рах в первом случае получают слой О,25 мм, во втором - 0,08 - 0,10 мм, т.е. предлагаемый способ позволяет интенсифицировать „процесс насыщения в 2-3 раза. Формула изобретения Способ цементации стальных деталей, включающий нагрев в вакууме до 8501000 С и Выдержку при этой температуре в атмосфере, содержашей углеводороды, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса насьпдения, в качестве углеводородов используют ацетилен, который непрерывно подают в печь, увегшчивая давление от 0,01 до 0,95 атм, со скоростью изменения давления 0,ОО11,0 атм/ч. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. РЖ Металлургия, 1975, № 9, реф. 9И94а,