Изобретение относится к химикотермической обработке сталей и может найти широкое применение в машиностроении для упрочнения деталей, подверженных износу и работающих в условиях сухого или полусухого трения.
Известен.способ насыщения поверхности стали углеродом и азотом в атмосфере, состоящей из 50% аммиака и 50% пропана l.
Нитроцементация стали известным способом при за 4 ч обеспечивает получение карбонитридного слоя глубиной 0,020-0,030 мм и диффузионного слоя глубиной до о,4 мм.
Этот способ позволяет получать глубокие упрочненные слои.
Однако на поверхности слоя появляется пористая зона с пониженной микротвердостью, что снижает усталостную и контактную прочность деталей, а следовательно, и их долговечность .
Известен также способ низкотемпературной нитроцементации стальных изделий, в котором за счет регулирования подачи азот- и углеродсодержащих компонентов достигается
повышение прочностных характеристи изделий 2.
Причем нитроцементацию на перво стадии ведут в углеродсодержащей среде, а на второй - ступенчато увеличивают подачу углеродсодержащего газа и вводят азотсодержащий газ, увеличивая подачу последнего через определенные промежутки времени.
Однако при этом способе также невозможно достичь желаемых прочностных характеристик на изделиях.
Цель изобретения - повышение долговечности деталей за счет повышения их поверхностной твердости износостойкости и контактной выносливости и увеличения эффективной глубины карбонитридного слоя.
Поставленная цель достигается тем, что процесс низкотемпературной китроцементации ведут в .углеродоазотистой среде с регулированием подачи компонентов, причем подачу азотсодержащего компонента периоди чески уменьшают к концу процесса, а подачу углеродсодержащего компонента соответственно увеличивают.
Целесообразно вести процесс в три стадии равной длительности, причем на первой стадии соотношение азотсодержащего и углеродсодержащего компонентов составляет, %: 60-70. 40-30, на второй стадии - 45-55: 55-45 и на третьей стадии - 30-40: 70-60 соответственно.
Предложенный способ осуществляют следующим образом.
В печь, нагретую до рабочей температуры 500-700°С, загружают приспособления с деталями из стали 20, 40Х. Для вытеснения из рабочего пространства печи кислорода печь в течение 5-10 мин продувают азотом. Затем в течение первой трети времени общей длительности процесса, в печь подают газовую смесь, состоящую из 60-70% азотсодержащих газов и 40-30% углеросодержащих газов. Во вторую треть времени общей длительности процесса количество подаваемого азотсодержащего газа уменьшают до 45-55%, а количество углеродсодержащего газа увеличивают до 55-45%.В последнюю треть времени общей длительности процесса соотношение подаваемых азотсодержащего и углеродсодержащего газов составляет 30-40% и 70-60% соответственно.
Перед выгрузкой деталей из печи рабочее пространство освобождают от взрывоопасной атмосферы азотом в течение 5-10 мин.
При общей выдержке 3 ч, продолжительности каждого периода 1 ч и температуре процесса 570 С образуется плотный карбонитридный слой толщиной 0,016-0,020 мм, при 600 С и выдержке 3 ч - слой толщиной 0,024-0,40 мм.
Периодическое уменьшение подачи азотсодержащего газа и увеличение подачи углеродсодержащего газа позволяет к концу процесса снижать азотирующую способность атмосферы, предотвращая тем самым высокую концентрацию азота в поверхностных зонах слоя, а следовательно, и образование пористости.
В табл. 1-3 представлены данные, позволяющие судить о влиянии количества и соотношений углерод- и азотсодержащих компонентов на свойства обрабатываемых изделий,
Т а б л и ц а 1
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| Способ нитроцементирования стальных изделий | 1976 |
|
SU618451A1 |
| Способ высокотемпературной нитроцементации | 1977 |
|
SU889739A1 |
| СПОСОБ ЦИАНИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЛИ ТИТАНОВЫХ ИЗДЕЛИЙ | 2007 |
|
RU2349432C2 |
| СПОСОБ НИТРОЦЕМЕНТАЦИИ МЕТАЛЛОВ В ПАСТАХ | 2003 |
|
RU2254396C1 |
| Способ получения атмосферы для вакуумной нитроцементации инструмента | 1989 |
|
SU1671730A1 |
| СПОСОБ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ | 1990 |
|
SU1780340A1 |
| СПОСОБ НИКОТРИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ И ИНСТРУМЕНТА | 2003 |
|
RU2237744C1 |
| СПОСОБ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБЫ ИЗ МАЛОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ | 1994 |
|
RU2081205C1 |
| СПОСОБ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ | 1997 |
|
RU2121521C1 |
| СПОСОБ ШТРОИЕМНЦТА1Щ | 1971 |
|
SU433249A1 |
блица
Из данных табл. 2 видно, что предлагаемый способ низкотемпературной нитроцементации наряду с большей общей глубиной карбонитридного слоя обеспечивает получение большей (в 1,5 раза) глубины эффективной зоны .
Микротвердость эффективной зоны и подслоя образцов из стали 45, .обработанных предлагаемым способом (режим 5), в 1,3-1,5 раза выше, чем у образцов, обработанных по известному способу (режим 4). КонПродолжение табл. 2
тактная прочность повышается на 15%, а долговечность - в 1,3 раза 55 ( режим 5 по сравнению с 1-4).
Формула изобретения
Способ низкотемпературной нитроцементации стальных изделий, включающий нагрев до температуры обработки в углеродоазотистой среде и выдержку, отличающийся 780023 тем, что, с целью повышения долговечности изделий за счет увеличения , глубины слоя и повышения его качества, вьщержку осуществляют в три стадии равной длительности, причем соотнсйиение азотсодержащего и углерод- содержащего компонентов на первой стадии 60-70%:40-30%, на второй стадии - 45-55%j55-45%j на третьей 30-40%:70-60% соответственно. 68 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Прженосил Б. Нитроцементация . Л., Машиностроение , 1969, с. 121. 2. Авторское свидетельство. СССР № 2356602, кл. С 23 С 11/18, 1976.
