Электролит для обезуглероживанияСТАли Советский патент 1981 года по МПК C21D3/04 

(54) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОБЕЗУГЛЕРОЖИВАНИЯ СТАЛИ

I

Изобретение относится к диффузионным способам удаления неметаллов, а именно к электролитам для обезуглероживания стали.

Известен способ обезуглероживания стали, по которому обезуглероживание осуществляется при высоких температурах в специальной атмосфере fll

Недостаток способа заключается в длительности процесса и сложности его осуществления.

Известен также способ обезуглероживания трансформаторной стали с нагревом в электролите при катодном процессе, по которому нагрев стали в 15%-но-м водном растворе проводится при 700,800 и . Выдержка при задан-ных температурах изменяется от 0,25 до 5 мин. Начальное напряжение во всех случаях составляет 200 В Г2.

Недостатком зтого электролита является то, чтообезуглероженный слой является неравномерным, так как в по

верхностном слое глубиной до 200 мк количество углерода больше исходного

Цель изобретения - получегше равномерного обезуглероженного слоя.

Поставленная цель достигается тем что в качестве электролита, используют водный раствор следующего состава, вес.%:

Азотнокислый аммоний 10-25

Ацетон5-15

Вода Остальное

Обработку осуществляют в температурном интервале 550-800 С.

Анодный процесс позволяет плавно регулировать температуру нагрева в широком интервале от 500 до 1000 С, при этом протекаиие импульсно-дуговых разрядов исключается. Однако использовать в качестве электролита 15%-ный водный раствор при анодном процессе для обезуглероживания невозможно, так как максимальная температура анода в этом растворе . 800°С и в процессе нагрева образуют ся толстые слои Na СО, что приводит к быстрому спаду температуры анода и к срыву процесса нагрева. . Oбeзyглjepoживaнию подвергаются образцы, из ст. 50 с исходным содержанием углерода 0,5%. Концентрация азотнокислого аммония и ацетона определяется исходя из закономерностей установления режима нагрева. Минимальная концентрация азотнокислого аммония должна обеспечивать достаточ но высокую-электропроводность, так как режим нагрева устанавливается при электропроводности раствора более 0,05 Ом. При этом следует учитывать, что добавление ацетона снижает электропроводность электролита, поэтому концентрация азотнокислого аммония должна быть не мене.е 10%. Вы бор концентрации ацетона осуществляется, исходя из требования установле ния режима нагрева и обеспечения про цесса обезуглероживания.При концентрации ацетона мене 5% обезуглерожива ние практически отсутствует, а при концентрации более 15% режим .нагрева не устанавливается. Температура нагрева регулируется величиной напря жения на электродах. Ввиду того, что процесс обезуглероживания протекает в температурном интервале 550-800 С (без образования карбонитридной зоны на поверхности детали), температура нагрева регулируется повышением напряжения от 90 до 240 В. При обработк деталь либо погружают в электролит, либо на нужные участки подают раст вор .с помощью спрейера-. В результате обработки из-за специфического анодного растворения класс чистоты повыизсается.

Осталь- 0,45

10 ное

То же 0,26

10

15 0,4

15

650

2,5

5 5

650

3 3 650 164 Пример. Электроды из ст. 50 диаметром 10 мм нагревают при анодном Процессе в водном растворе, состоящем из 15% азотнокислого аммония и 10% ацетона. После установления напряжения на электродах образцы погружают на глубину 17-18 мм. При напряжении 90 В температура нагрева составляет . В результате обработки в течение 5 мин концентрация углерода в образце понилсается до 0,38% на глубине 2,5-3 мм. На поверхности образцов (до 25-30 мкм) концентрация углерода 0,44%. При температуре нагрева 650 и 750 С обработка в течение 5 мин приводит к уменьшению концентрации углерода до 0,20% на глубине до 3 мм. В поверхностном слое глубиной до 10-15 мкм концентрация углерода составляет 0,250,30%. При температуре нагрева 850 С наряду с обезуглероживанием протекает азотирование и на поверхности образцов за время обработки 5 мин образуется сплошная нитридная зона глубиной 5060 MKMjмикротвердостью 700-800 кг/мм Конц нтрадия углерода на поверхности составляет 0,34% и падает до 0,24% на глубине 25-30 мкм. Дальнейшее увеличение температуры нагрева приводит к росту концентрации углерода и увеличению глубины карбонитридной зоны. Так при 920 С концентрация углерода на поверхности образцов составляет 1.,2%; в глубине 0,84%. Толщина карбонитридной зоны достигает 90-120 мкм за время обработки 5 мин. В таблице приведены результаты обработки стали в электролитах различного состава. 5 . 8 Распределение углерода по глубине в образцах, подвергнутых нагреву при анодном процессе, определяется методом послойного локального эмиссионного спектрального анализа, позволяр(цего анализировать объем диаметром 200 мкм на поверхности и 5-10 мкм по глубине. Таким образом, использование предлагаемого электролита для обезуглероживания стари позволяет получить равномерный обезуглероженный слой, повысить .чистоту поверхности детали (после обработки резанием)на 1-2 класса и исключить возможность возникновения импульсно-дуговых разрядов, приводящих к эрозии поверхности. 66 Формула изобретения Электролит для обезуглероживания стали в процессе нагрева на основе водных растворов, отличающ и и с я тем, что, с целью получения равномерного обезуглероженного слоя, .он дополнительно содержит азотнокислый аммоний и ацетон при следующем соотношении компонентов, вес.%: Азотнокислый аммоний .10-25 Ацетон5-15 ВодаОстальное Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Известия АН СССР. Металлы, 1976, If 3, с. 169-173. 2. Электронная обработка метал- пов, 1973, № 6, с. 64-66.