Способ химико-термической обработки изделий из стали и чугуна Советский патент 1982 года по МПК C23C9/16 

(5t) СПОСОБ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТАЛИ И ЧУГУНА

.1 ,

Изобретение относится к химикотермической обработке, в частности к процессам азотирования и сульфоцианирования инструмента и деталей из стали и чугуна.

Известен способ химико-термической обработки при 500-600®С в расплавах солей, содержащих цианаты щелочные металлов, мелем и углекислые .соли щелочного металла.

В этом расплаве азотирование происходит в результате окисления или разложения цианатов; Состав токсичен., так как содержит уже в исходном-состоянии различное количество цнанатов.

Пыль цианитов (калия, например) действует на слизистую оболочку.носа и вызывает раздражение верхних дыхательных путей.

Все работы с цианатом калия необходимо проводитьПри постоянно действующей приточно-вытяжной вентиляции, пользуясь индивидуальными средствами защиты.

В .цианате натрия содержание NaCN техническими условиями не регламентируется , он является весьма токсичным, до 6 NaCN.

В нитрит-нитратных ваннах процесс идет с малой активностью, глубина образовавшегося азотированного слоя в них значительно меньше, чем за то же время в ваннах на основе цианатов.

10

Для интенсификации процесса азотирования в расплав вводится силикокальций и хлористый алюминий, однако активность насыщения остается недостаточной til.

15

Недостатком азотирования в нитритнитратных расплавах является низкая температура разложения солей.

Так,превращение KNO в соответственно NaNOtj H KNOij проис20ходит при температуре менее 300 С, а при температуре выше последние диссоциируютс образованием ядовитых окислов азота. Кроме того. 39 -огласно правилам техники безопаснос ти, утвержденным Президиумом ЦК проф союза рабочих машиностроения 6 июля I960 года, KNOjи NaNOj запрещается ввиду их взрывоопасностй нагревать выше 550-600°С, что соответствует интервалу т,емператур жидкостного азотирования. При использовании карбамида в процессе его сплавления с карбонатом реакция идет очень бурно с выделением большого количества аммиака и углекислого газа, что объясняется низкой температурой плавления карбамида 132,7°С. Вес образовавшегося цианата в 2 раза меньше, чем загружаемых веществ (карбамид+карбонат). В связи с тем, что образование цианата происходит при температуре выше , большая часть мочевины раз лагается с образованием биурета, гуа нидина, аммилина, аммидина и других веществ. . Опыты показывают, что нагрев карбамида при 300°С в течение 1,5ч сопровождается сильным испарением, при этом улетучивается до 76-70% исходной массы и наблюдается интенсивное вспенивание. Таким образом, использование мочевины (карбамида) для процесса азотирования неудобно, связано с бурным газовыделением и вспениванием. Следует отметить, что количество токсичных цианидов в ваннах на основе цианатов или мочевины в процессе работы увеличивается. Наиболее близким техническим реше нием к предлагаемому является способ химико-термической обработки при 500бОО С в расплавах цианата калия 2, Недостатками известного способа являются токсичность расплава и необходимость тщательной нейтрализации сточных вод и отходов солей, а также токсичность (хотя во много раз меньшая по сравнению с цианидами) исполь зуемых веществ. Целью изобретения является улучше ние условий труда за счет исключения образования токсичных отходов. Указанная цель достигается тем, что согласно способу химико-термичес .кой обработки в расплавах солей при 500-бОО С, обработку ведут в расплаве нейтральных солей, аэрируемом га зообразными насыщающими продуктами, 64 Кроме того, в качестве нейтральных солей для обработки может быть взята смесь хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов с температурой плавления не менее чем на ниже температуры обработки, а в качестве насыщающих веществ - продукты разложения . органических веществ, например циануровой кислоты. При температуре выше циануровая кислота деполимеризуется с образованием циановой кислоты. Последняя, проходя через расплав, взаимодействует с металлом загружаемых деталей. При этом на поверхности деталей происходит образование нитридов. Исходные вещества неядовиты, токсичных отходов также не образуется. Пример. Готовят смесь хлори-дов, например, вес.: КС1 48, Lid 28, NaCl 2k или BaCl/ 30, NaCl 20, CaClo50. Температура плав-, ления . Загружают в тигель из нержавеющей стали, повышают температуру до расплавления смеси и затем устанавливают рабочую температуру расплава до . После этого загружают обезжиренные образцы из быстрорежущей стали и после их нагрева до рабочей температуры пропускают через расплав продукты разложения циануровой.кислоты. Глубина образовавшегося диффузионного слоя 30-50 мкм, причем белая карбонитридная составляющая, приводящая к повышенной хрупкости азотированного слоя быстрорежущейстали и последующему выкрашиванию и скалыванию режущей кромки, отсутствует. Наличие этой зоны по данным ВНИИ является браковочным признаком. Поверхностная твердость образцов увеличивается в результате обработки с 800 до 1027 HV., а микротвердость с.824 до 1350 Нцер. Проводят сульфоцианирование в том же расплаве и продувают продукты СИ О и пары серы (соотношение 99,8:0,2)при в течение 2 ч. Глубина карбонитридного слоя 1012 мкм. Твердость слоя HVj257 271 кт/мм, микротвердость 450 кг/мм . Результаты испытаний приведены в таблице. Таким образом, обработка предла гаемым способом позволяет улучшить условия труда за счет исключения вредных составляющих. Качество обра ботки не ухудшается. Формула изобретения 1, Способ химико-термической обработки изделий из стали и чугуна, заключающийся в обработке в расплавах солей при 500-бОО С, отлич ющий с я тем, что, с цельюулуч шения условий труда за счет исключения образования токсичных отходов, обработку ведут в расплавах нитральных солей, которые продувают газообразными насыщающими продуктами. 2, Способ по п..1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что в качестве нитральных солей используют смесь хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР N 79825, кл. С 23 С 9/1, 1973. 2.Авторское свидетельствОг СССР № 576350, кл. С 23 С 9/10, 1973.