Способ цементации стальных деталей в циркуляционном газовом потоке под давлением

(22) Заявлено 28.04.76 (211 235660302с присоединением заявки-С 11"1 51) М, Кл. Государственный комит Совета Министров ССС по делам изобретений) Приоритет Опубликовано 15,08,77. БюллетеньДата опубликования описания 15.09.7(54) СПОСОБ ЦЕМЕНТАЦИИ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙРКУЛЯЦИОННОМ ГАЗОВОМ ПОТОКЕ ПОД ДАВЛЕН(72) Авторы изобретения Б. Н. Арзамасов,(71) Заявитель Московское ордена Ленин высшее техничесИзобретение относится к области металлургии, преимущественно к химико-термической обработке металлов, и может быть использовано как способ поверхностного насыщения стальных изделий углеродом.Известен способ тазовой цементации стальных изделий, заключающийся в нагреве и их выдержке в регенерируемом газовом потоке в замкнутой системе 11, Газовую среду (60% азота, 40% окиси и двуокиси углерода) получают путем пропускания воздуха через нагретый древесный уголь, Древесный уголь нагревают до температуры несколько ниже, чем температура стальных изделий.Однако известный способ цементации мало производителен, не позволяет повышать скорость насыщения поверхности изделия без изменения температуры процесса и скорости газового потока, цементационный слой имеет,неодинаковую глубину в различных участках поверхности изделия, состав газовой среды в зависимости от состава вдуваемого воздуха из атмосферы, который не постоянен, меняется. Малая производительность известного способа цементации обусловлена невысокой разницей между равновесным содержанием окиси углерода в газовой среде и равновесным содержа,нием окиси углерода в газовой среде с теми же компонентами, но нейтральной по отношению к стальному изделию. Эта разница еще А. Елистратов и Н, М. Рыжов 3"и ордена Трудового Красного фе училище им, Н, Э. Баумана У более уменьшается вследствие различных температур, до которых нагреты стальные изделия и газовая среда.Цель изобретения - повысить производительность процесса и получить равномерно насыщенные углеродом диффуз ионные слои, обеспечивающие высокие эксплуатационные свойства, а также использовать отработанную газовую среду посредством циркуляции ее в 10 замкнутом объеме в присутствии твердого углерода.Поставленная цель достигается тем, что попредлагаемому способу цементации стальные изделия, газовая среда, состоящая из окиси и 15 двуокиси углерода, и твердый углерод (древесный уголь) нагреваются до одной и той же температуры в пределах 850 в 10 С. Кроме того, в процессе химико-термической 20 обработки направление циркуляционного газового потока периодически изменяют на противоположное.Изменяя скорость газового потока, можнополучать диффузионные слои с различной глу биной и с различной концентрацией углерода.Изменение направления циркуляционното газового потока в процессе работы позволяет получить одинаковую глубину цементованного слоя в различных частях поверхности сталь.30 ,ных изделий,На чертеже представлена схема установки для проведения предлагаемого способа цементации.Муфель 1, снабженный вводом 2 с вентилем 3, герметически закрывается крышкой 4 с вентилятором 5 и манометром 6, который позволяет замерять давление газовой среды в муфеле, Кроме того, в муфеле помещен внутренний цилиндрический экран 7, заполненный стальными изделиями 8 и древесным углем 9, используемым в качестве твердого углерода.Способ осуществляется следующим образом.Проводят химико-термическую обработку изделий, изготовленных из стального прутка размером 20;и,20 мм.Состав стали (20 р,ЗМВФ), 7 о 0,19 2,67 0,35 0,72 0,49 Остальное УглеродХромВольфрамВанадийМолибденжелезо Данные физических свойств, полученные после цементации предлагаемым (1) и известным (2) способом, представлены ниже. Из подготовленного к работе муфеля через ввод откачивают воздух. Муфель с изделиями и твердым углеродом нагревают до 920 С и подают в него через ввод небольшую порцию углекислого газа. После взаимодействия С 02 с раскаленным углем в муфеле создают тазовую среду, состоящую из окиси и двуокиси углерода. Химико-термическую обработку проводят в течение 6 ч под давлением газовой среды 6 кгс/см и скорости циркуляционного газового потока 1,1 м/сек.Температура цементации,СЗремя выдержки, и о Давление газовой среды,кгс/смСкорость циркуляции газа, и/секГлубина цементованпого 10 слоя, ммТвердость на поверхностиН 51(онцентрация углерода наповерхности, о15 920+920+ 1,5+1,55 0,63 -0,65 750 610 1,78 1,34 Таким образом при цементации по предлагаемому способу скорость насыщения поверхности стальных изделий углеродом, а следовательно, и производительность повышаются.20Формула изобретенияСпособ цементации стальных деталей в циркуляционном газовом потоке под давлением,включающий нагрев и выдержку деталей в га 25 зовой среде, отличающийся тем, что, сцелью ускорения процесса химико-термической обработки и повышения равномерностидиффузионного слоя, процесс, ведут в присутствии твердого углерода, причем газовую30 среду, твердый углерод и стальные детали нагревают до температуры цементации, а наппавление циркуляционного газового потока впроцессе цементации периодически изменяютна противоположное,35 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР67018,кл. С 23 С 11/12, 1944.2. Райцес В. Б. Технология химико-терми 40 ческой обработки, 1965, с: 82.568681 Составитель Л. БурлиноваТехред М, Семенов Корректоры: Л. Брахнина и. Т. Добровольская Редактор Э, Шибаева Подписое Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 2081/6 Изд. Мо 746 Тираж 1130 11 ПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5