Способ азотирования нержавеющих аустенитных сталей

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19 9) 3)5 С 23 С 8 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТ гатноепроизосковский авутов, Я,Д.Коган, ов, В.Е,Кольбиковние в знерго- , 1962, с,132,(21) 3693094/02(71) Саратовское электроагреводственное объединение и Мтомобильно-дорожный инстит(56) Юргенсон А.А. Азотировамашиностроении. М,: МашгизПатент США М 2789930,кл. 148-16,6, 1954,Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при химико-термической обработке нержавеющих сталей,Цель изобретения - повышение технологичности процесса и снижение расхода аммиака. По предлагаемому способу обработку ведут первые 1-3 ч в атмосфере 20-50 об. 7 ь аммиака и 50-80 об.0 воздуха, далее в атмосфере 45-60 об.ф аммиака и 40-55 об.; воздуха при степени диссоциации аммиака 60-80 .Особенность предлагаемого способа заключается в использовании воздуха, кислород которого, с одной стороны, взаимодействуя с поверхностью, образует рыхлую поверхностную пленку окислов, с другой стороны, взаимодействуя с водородом, образующимся при разложении аммиака, повышает азотный потенциал атмосферы и способствует разложению аммиака, что приводит, в целом, к повышению активности атмосферы,(54) (57) СПОСОБ АЗОТИРОВАНИЯ НЕРЖА-. ВЕЮЩИХ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ, включающий нагрев в аммиаке до 550-650 С и выдержку при этой температуре, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения технологичности процесса и снижения расхода аммиака, выдержку осуществляют сначала в смеси, содержащей 20-50 об. аммиака и 50-80 об. воздуха, в течение 1-3 ч. затем в смеси, содержащей 45-60 об.аммиака и 40-55 об воздуха. 1 табл,П р и м е р, Образцы из листовой стали 12 х 18 Н 10 Т загружались в муфель, который затем герметизировали и вставляли в печь, Нагрев производился в атмосфере аммиака. По достижении температуры 570 С в муфель подавали воздух. Состав газовой смеси контролировался на входе в печь и составлял на первом этапе; 50 об, ЙНз и 50 об.0 воздуха, на втором этапе: 30 об. ИНз и 70 об, ф воздуха и на третьем этапе: 40 об. ИНз и 60 об, воздуха. Длительность каждого этапа 6 ч. Первый этап проходил в одной и той же смеси: 50 об.ЙНз и 50 об воздуха. На втором этапе через 1 ч после выхода на температуру был изменен состав атмосферы (50 об,воздуха и 50 об. аммиака) и далее оставшиеся 5 ч процесс велся в этой смеси, На третьем этапе через 2 ч после выхода на температуру состав поменяли на следующий; 55 об.аммиака и 45 об. воздуха и последующие 4 ч азотирование проводили в этой атмосфере.Степень диссоциации аммиака контролировалась диссоциометром и составляла на всех трех этапах 65-700.1231901 затрудняющий проникновение азота к поверхности.На втором этапе понижают концентрацию воздуха так, чтобы весь кислород свя 5 зывался водородом, образующимся приразложении аммиака, что приводит к повышению азотного потенциала атмосферы.Увеличение сверх 50%. воздуха приводит кизбытку кислорода, который способствует10 росту окалины, снижение менее 40% - кизбытку несвязанного водорода, т,е. к пониженному потенциалу, Диапазон степенейдиссоциации выбран так, чтобы количествообразующегося водорода было не менее не 15 обходимого для связывания кислорода воздуха (нижняя граница 60%) и не стольбольшим, чтобы резко снизить. активностьатмосферы (верхняя граница 80%).Таким образом, по предлагаемому спо 20 собу экономится 50-70% аммиака без ухудшения качества поверхности и увеличиваетсятехнологичность процесса эа счет исключения забивания выходных патрубков конденсатом и работ, связанных с их очисткой,25 Осмотр выходных патрубков после обработки по типовому режиму показал наличие характерного белого налета хлористогоаммония на стенках труб. После обработкипо предлагаемому способу налет отсутство 30 вал,Экономическая эффективность предлагаемого способа заключается, главным образом, в экономии аммиака и сокращениизатрат времени на обслуживание оборудо-З 5 вания и, как следствие, в повышении производительности печей,Выдержка,Состав газовой смеси Способ азотиования47 1 1,5 В таблице приведены результаты азотирования нержавеющей аустенитной стали 12 х 18 Н 1 ОТ при температуре 570 С по известному и предлагаемому способам, Как видно из данных таблицы, использование воздуха не снижает величин твердости и толщины слоя по сравнению с типовым режимом обработки.Выбор диапазона температур 550- 650 С обьясняется тем, что при температуре ниже 550 С резко снижается глубина диффузионного слоя, а при температуре выше 650 С происходит коагуляция и рост нитридов легирующих элементов в азотированном слое, что приводит к заметному снижению твердости.Выбор диапазона составов атмосферы 20-50 об МНз и 80-50 об.% воздуха на первом этапе и 45-60 об.% МНз и 55-40 об.% воздуха при степени диссоциации аммиака 60-80% на втором этапе вырван следующими причинами. На первом этапе необходима высокая концентрация воздуха, чтобы обеспечить формирование рыхлой окисной пленки на поверхности при одновременной диффузии активного азота, .сквозь образующиеся поры, к поверхности. При концентрации воздуха менее 50% формирование рыхлой окисной пленки не было обнаружено, что, вероятно, связано с большой поверхностной концентрацией аммиака и продуктов его диссоциации на поверхности. Увеличение концентрации воздуха сверх 80% приводит к преобладающему действию окисления, в результате которого образуется толстый слой окалины,Смесь аммиака с воздухом при содержании первого менее 20% является вз ывоопаснойСостав газовой смеси Способ азоти ования 1 стадия - 60 ИНз+ 40 воздуха2 стадия - 50 ЙНз+ 50 воздухаСтепень диссоциации 701 и 2 стадии - 40% МНэ+ 60% воздухаСтепень диссоциации 809,5 30 2 4 2 4 10 10 35 2 4 Составитель С. СтолпниковаРедактор В. Трубченко Техред М.Моргентал Корректор М. Куль Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 Заказ 567 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5