Способ высокотемпературной нитроцементации Советский патент 1981 года по МПК C23C11/18 

I

Изобретение относится к химикотермической обработке стальных изделий и может найти применение в машиностроении для поверхностного упрочнения изделий, подвергающихся износу и повторным контактным и изгибшощим нагрузкам.

Наиболее близким к предлагаемому является способ нитроцементации стальных изделий в углеродоазотистой среде, включающий нагрев до температуры нитродементации 840-900 С с последующе:й выдержкой. При этом насьщ1ение поверхности стали углеродом и азотом происходит при постоянном расходе углеродсодержащих газов и аммиака в течение всего процесса tO

Недостатком известного способа является то, что он не может обеспечить достаточного измельчения зерна аустенита в упрочненном слое, вследствие чего снижается прочность изделий на изгиб. Это объясняется тем, что активная диффузия углерода в

сталь начинается при прогреве, металла до температуры нитроцементации, а за это время зерно успевает вырасти. Диффузия азота не может обеспечить стабилизации границ зерен, так как его в начале процесса очень мало.

Целью изобретения является повышение долговечности стальных изделий за счет снижения склонности к росту зерна в упрочненном слое.

to

Цель достигается тем, что нагрев стальных изделий до температуры ннтроцементации проводят в азотнасыщающей среде.

15

Способ заключается в том, что нагрев в азотнасыщакмцей среде проводят при расходе газа, обеспечивающем не менее, чем трехкратный газообмен в час, и после достижения температуры

20 нитроцементации 800-890°С расход газа снижают до его значения в углеродоазотистой среде, в которой происходит процесс нитроцементации. Способ осуществляют следующим образом. Обраэцы из стали 18ХГТ загружают 8шахтную печь Ц-105, нагретую до . После загрузки в печь в период нагрева до 880с в течение 1 ч 15 мин подают аммиак в количестве 9л/мин. При этом восстановление атмосферы происходит за 15 мин. Спустя 20 мин от начала процесса атмосфера печи имеет состав, %: Hi59,8j ,2; СО 0,2; СОл 0,2-, NHjSA.SS г/м. После нагрева стали до 880°С расход аммиака уменьшают до 1,5 л/мин И1 одновременно начинают подачу синтина 140 кап/мин. Общее время процес са нитроцементации составляет 11ч. Закалка проводится в масле непоср-едственно после нитроцементации, Измельчение зерна в поверхностном Слое деталей при нитроцементации дос тигается за счет того, что диффузия азота в сталь происходит в процессе нагрева деталей, когда сохраняется еще исходное мелкое зерно. Образующиеся по границам зерен нитриды : дополнительно стабилизируют границы и препятствуют росту зерна при посл дующем нагреве до температуры нитро цемен-гации. Предлагаемый способ нитроцемантации позволяет получить бездефектную структуру за счет полного восстанов.ления атмосферы печи за короткое

Таблица 1 ремя (не более 10-20 мин), так как тсутствие кислорода в насыщакщей тмосфере препятствует образованию емной составляющей. Микроструктура упрочненного слоя редставляет собой мартенсит и небольое количество равномерно распредеенного остаточного аустенита. Характеристика упрочненного слоя редставлена в табл.1. Как видно из табл.1, величина зерна в упрочненном слое образцов снижается с 8-го балла до 11-го согласно ГОСТу 5639-65. Результаты исследования качества нитроцементации приведены в табл.2. Результаты усталостных испытаний являются следующими. Число циклов до Напряжение, кгс/мм разрушения 60000 2500000 3000000 5000000 5000000 Таким образом, результаты металлографического анализа и прочностных испытаний подтверждают, что нагрев изделий в аммиаке способствует повыщению качества упрочненного слоя и усталостной Прочности нитроцементованной стали. Способ позволяет повысить долговечность стальных изделий.

1,4

0,7

И На глу62бину 0,2 мм

, Формула иэо&ретения

Способ высокотемпературной нитроцементации, включающий нагрев ст льных изделий до температуры нитроцементации и вьщержку в углеродоазотистой среде, ртличающи.йся тем, что, с целью повышения долговечТаблица 2

ности стальных изделий, нагрев до . температуры нитроцементации проводят

в азотнасыщающей среде. К Источники информации, принятые во В1шмание при экспертизе

1. Минкевич Л.Н. Химико-термическая обработка металлов. М., Машиностроение, 1965, с. 131-132. IS