Способ газовой цементации стальных изделий Советский патент 1981 года по МПК C23C11/10 

(24) СПОСОБ ГАЗОВОЙ ЦЕМЕНТАЦИИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к металлур.гии, в частности к цементации металлов и сплавов. Известен способ двухстадийной газовой цементации, по которому на первой стадии производят интенсивную подачу карбюризатора, а на второй - подачу карбюризатора уменьшают l. Известен также способ газовой цементации стальньох изделий в две стадии, по которому на первой стадии производят пропускание углеводородного газа через герметичное рабочее пространство печи, а на второй - .про ток газа прекращают и подают воздух в количестве 0,005-0,01 м/ч на 1 м° рабочего пространства. При этом длительность первой стадии равна 1/2-1/ от общей длительности процесса 1,2J . Недостатком этих способов являет ся нестабильность процесса при цементации иа глубину более 2 мм, что плзвано падением углеродного потенцигла и сгокеобразованием на стенках муфеля. Цель изобретения - стабилизация процесса цементации в герметичном рабочем пространстве при длительных выдержках и исключение сажеобразования на стенках муфеля. Эта цель достигается тем, что согласно способу газовой цементации, состоящему из двух стадий: с пропусканием углеводородного газа через герметичное рабочее пространство на первой стадии процесса и с подачей воздуха на второй стадии, обработку проводят циклически, периодично повторяя первую и вторую стадии, при этом продолжительность первой стадии 5-10 мин и составляет 1/2-1/10 от продолжительности вт.орой стадии. На второй- стадии подают воздух 0,005-0,1 , на 1 м рабочего пространства. Время первой стадий менее 5 мин не обеспечивает необходимого уровня цементующей активности атмосферы в рабочем объеме, а олее 10 мин приводит к избытку свободного углерода, в результате чего накапливается сажа на деталях и стенкоу муфеля., В интервале от 5 до 10 мин достигаются оптимальные показатели по углеродному потенциалу с учетом последующего введения воздуха. Продолжительность .чторой стадии выбрана из условия налЧолее полного

взаимодействия кислорода воздуха, подаваемого на второй стадии с углеродом газа, вводимого на первой стадии, и сохранения углеродного потенциала на заданном постоянном уровне.

В предлагаемом способе первая и вторая стадии являются значительно менее длительными, чем в известном, и проводятся многократно до получения требуемой глубины слоя. При этом цементующая активность сохраняется на постоянном уровне и не наблюдается падение углеродного потенциала при цементощии на глубину более 2,0 мм за счет периодического поступления газа. Подача газа небольшими порциями способствует ег более полному взаимодействию с кислородом воздуха, подаваемого на второй стадии. Это предотвращает выпадение сажи .на стенках муфеля.

Пример . Детали, например из стали 20Х2Н4А, подвергают цементации на глубину 2,5 мм 25 ч в гер матичной печи шахтного типа с вентилятором при объеме муфеля 0,7 мЛ Время первой стадии составляет 10 м

Как видно из таблицы, при цементации предлагаемым способом, значение углеродного потенциала остается постоянным в течение всего процесса цементации.

Применение предлагаемого способа позволяет стабилизировать процесс цементации при больших выдержках и исключить сажеобразование на стенка муфеля. Способ может быть автоматически управляемым.

Формула изобретения

Процесс носит пульсирующий характер с периодическим повторением первой и второй стадии до получения требуемой глубины слоя.

После цементации концентрация угoлерода в поверхностном слое деталей составляет 0,9%.

При цементации в аналогичных условиях по известному способу время первой стадии составляет 5 ч при . 5 расходе газа 500 л/ч, а второй 20 ч с подачей воздуха 0,075 , глубина слоя оказывается 2,2 мм, а поверхностная концентрация углерода 0,7%.

В таблице даны значения углеродно0го потенциала в процессе цементации предлагаемым способом, проводимой по режиму, t 925°с, время первой стадии 10 мин с, подачей природного газа 250 л/час, время второй стадии 50 мин

5 с подачей воздуха 18 л/час.

родного газа через герметичное рабочее пространство на первой стадии и с подачей воздуха на второй стадии, отличающийся тем, что, с целью стабилизации процесса насыщения при больших выдержках за счет предотвращения падения углеродного потенциала и исключения сажеобразования на стенках муфеля, обработку проводят циклически, периодично повторяя первую и вторую стадию, при этом продолжительность первой стадии 5-10 мин и составляет 1/2-1/10 от продолжительности второй стадии.

0,1 на 1 м рабочего простран-строительных заводах, 1965, с. 71.

ства.137. ,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 2. Авторское свидетельство СССР

ко-термической обработки на машино-кд. С 23 С 11/10, 1976. «.