Способ азотирования сплавов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 9) .ЪРЦ 270 А 1 51)5 В 22 Р 9/08,/2 ОПИСАН ТЕ ЕЛЬСТВУ ЛАВОВ я к металлургии, чения сплавов со жанием азота. вляется упрощецесса эзотироваеееей О О ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Институт металлургии Уральского отделе 1 ия АН СССР(72) Е,Л,Меравьева, С.А.Ревун и В.Я.Буланов (56) Анциферов В,Н., Боброва С.Н. Азотированные сплавы на основе порошкового железа, Бюл, НТИ ЦНИИ информ, и техн.-зкон. исслед. черн. металлургии, 1981, М 14, 36-39.Структура и свойства высокоазотистых по 1 зошковых сталей. Банных О.А, и др, Всесоюзная конференция по высокоазотистым сталям. - Киев, с, 18-20, 1990, Тез,докл, - Киев, 1990, с.31,Изобретение относит именно к способам пол верхравновесным содер Целью изобретения иЕ и интенсификация прУказанная цель достигается тем, что в способе азотирования сплавов, включающем их расплавление, диспергирование, охлаждение и насыщение азотом, насыщение осуществляют путем диспергирования расплава, нагретого выше температуры солидус на 50-150 С потоком азота со скоростью 450-650 м/с в неокисляющей атмосфере с последующей закалкой частиц.В данном случае азотирование происходит при взаимодействии азота с поверхностью расплава. Такое взаимодействие осуществляЕтся со значительно большей интенсивностью, чем взаимодействие с твердой поверхностью, во-первых, за счет поаышения скорости взаимодействия с ростом температуры, во-вторых, за счет существенного ускорения диффузии в расплаве по 4) СПОСОБ АЗОТИ РО ВАН(57) Использование: для получения сплавов са сверхравновесным содержанием азота, Сущность изобретения: способ включает расплавление сплавов, их диспергирование и охлаждение. Аэотирование осуществляют в процессе диспергирования расплава, нагретого выше температуры солидус на 50- 150 С, потоком азота со скоростью 450-650 м/с в неокисляющей атмосфере с последующей закалкой частиц. 1 табл. сравнению с твердым веществом, в-третьих, за счет существенного турбулентного перемешивания, происходящего в частицах расплава при взаимодействии со сверхзвуковым потоком азота.При взаимодействии потока азота с расплавом в условиях диспергирования происходит насыщение расплава азотом до содержаний, существенно превышающих равновесные содержания азота в твердом сплаве. При охлаждении капель расплава возможно частичное выделение растворенного азота. Его выделяется тем больше, чем медленнее происходит кристаллизация частиц. Быстро закристаллизованные частицы сохраняют неравновесное избыточное содержание азота. Быстрая кристаллизация частиц обеспечивается наличием в расплаве достаточного количества центров кристаллизации (зародышей твердой фазы) и высокой скоростью охлаждения, что достигается закалкой.Диспергирование необходимо производить в неокислительной атмосфере, т,к, на 1803270личие окисной пленки на частицах существенно снижает интенсивность взаимодействия расплава с азотом из-за отсутствия прямого контакта газа с металлом.Способ реализован на установке, имеющейся в Институте металлургии УрО АН СССР.Установка включает в себя водоохлаждаемую герметичную печь сопротивления с трубчатым нагревателем, внутри которого помещается тигель с рэсплавом. В донной части тигля имеется отверстие, закрываемое притертым стопором. Температура расплава контролируется термопарой погружения. Перед проведением эзотирования тигель с материалом помещается в печь, которая герметизируется совместно с камерой распыления, откачивается и заполняется азотом, Азот на диспергирование подается через щелевые форсунки, расположенные ниже нагревателя с тиглем. Давление азота на форсунках регистрируется манометром, по показаниям которого рассчитывали значение скорости газового потока, Лзотирование подвергали титано-медистый чугун Верхне-Синячихинского металлургического завода ТЧ 14-15-219-89, имеющий темпера турусолидус 1150 С и состав, мэс.о: 31 2,07; Сг 0,3; Т 0,4; Мп 0,5; С 4,5; Р 0,1; Я 0,02; Ге остальное, Чугун расплавляли, нагревали до температуры 1200-1350 С и выдерживали при заданной температуре в течение 10 мин. Затем открывали стопор и струю подвергали диспергироанию потоком азота со скоростями 400-800 мlс путем изменения давления на форсунках от 0,2 до 0,8 МПа.Закалку частиц проводили в масло на расстоянии 0,7 м от фокуса распыления,Результаты испытаний приведены в таблице.Результаты показывают, что для того, чтобы интенсивность перемешивания расплава была достаточна для азотирования,скорость газового потока должна быть нениже 450 м/с. При скорости газового потока650 м/с достигается предельная интенсивность перемешивания и дальнейшее повыше-.5 ние скорости является нецелесообразным,т,к., не повышая степени азотирования, приводит к повышению расхода азота на процесс,Температура расплава должна быть не10 ниже 50 С над температурой солидус, т.к,при более низкой температуре. во-первых,жидкотекучесть расплава мала и при взаимодействии с потоком азота турбулентноеперемешивание развито слабо, во-вторых,15 время контакта азота с расплэвом маловследствие быстрого затвердевания последнего. Перегрев расплава выше 150 Снад температурой оолидус приводит к гомогенизации расплава и исчезновению цент-ров кристаллизации,Таким образом, предлагаемый способпозволяет получить сплавы со сверхравновесным содержанием азота уже в процессеполучения порошка, что позволяет исключить25 дополнительную операцию твердофазногоазотирования при повышенных давлениях, атакже сократить продолжительность процесса получения азотированного порошка иэнергетические затраты на эзотирование.30Формула изобретения Способ азотирования сплавов преимущественно на основе железа, включающий их расплавление, диспергирование, охлаж дение и насыщение азотом, о т л и ч а ю щ и йс.я тем, что, с целью интенсификации и упрощения процесса, насыщение осуществляют путем диспергирования расплава, нагретого выше температуры солидус йа 40 50-150 С, потоком азота со скоростью 450650 м/с в неокисляющей атмосфере с последующей закалкой частиц,