Способ карбонитрирования стальных и чугунных изделий

Союз Советских Сациалистицеских Республик(53) М, Кл, С 23 С 9/10 С 23 С 11/14 с присоединением заявкиГкударатеанный нватат ссср аа делам нзабрвтеннй н аткрытнй(72) Авторы изобретени Л. Тульский А. Сырчнков нзводству лег ых авто) Заявитель 54) СПОСОБ КАРБОНИТРИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ И ЧУГУННЫХ ИЗДЕЛИЙ Изобретение относится к машиностроению, преимушественно авиастроению, авгомобилестроению, станкостроению и тракторостроению, и может быть использовано при термической обработке деталей из конструкционных углеродистых, легированных и специальных сталей и чугунов,.а также при термической обработке некоторых видов инструмента.Известен способ, заключаюшийся в насыщении поверхности стальных и чугунных изделий азотом и углеродом, с обрабзованием в слое Е-фазы при 550- 600 С в расплавах цианистых солей СИ и йаСИ 1 . Применение расплавленных цианистых солей требует специальных способов защиты обслуживаюшего персонала от возможного отравления цианистыми со динениями.Для зашиты окружаюшей среды от поражения цианистымисолями необходима система способов и устройств для нейтрализации отходов производства(газообразных, жидких, твердых).Технологический процесс обработкив расппавах цианистых солей нестабиленво времени, так как в ваннах происходит накопление комплексных солей железа, влияющих на качество карбоннтридного слоя (разъедание поверхности детали, увеличение порнстости слоя). Поэтому необходимо производить периодическую чистку ванн от шлама и корректировку пе содержанию цианидов, цнанатов и соды. Все это снижает. производительность оборудования и ведет к дополнительным затратам для переработки бракованных деталей,Целью изобретения является повышение качества карбонитридного слоя иускорение процесса,Это достигается тем, что в предлагаемом способе карбонитрировання прио550-600 С обработку деталей ведутв среде сублимированной сони аммонияамидоугольной (карбаминовой) кислоты55 з 64 ЙНОСО) НИ , Соль аммония амидоугольной кислоты образуется при взаимодействии аммиака н углекислого газа при обычных условиях по реакции2 ХН ф 60 - МН 40(С 0) ЙЙДля получения сублимата аммония амидоугольной кислоты аммиак и углекислый газ смешивают при 60-150 С в объемном соотношении 2:1. В производственных условиях для экономичности процесса карбонитрирования аммиак смешивают с зкзотермическнм газом . (10% СО 90% Й) в объемном соотношении 1:4,3, нри 60-150 С и полученную смесь подают в печное пространство.Сублимат соли аммония амидоугольной кислоты взаимодействует со сталью по реакции 7,6 й + МН О(СО) ВН Ф 9 ГВ =ф 2 ГЕ И+ГЕ И+ГЕ С 2 Н ОИ+7,6 Ь Продукты взаимодействия ГВ Й ГВ С являются основой карбонптридного слоя (Е-фаза), а водяные пары азот и водород вместе с избытком сублимированного аммония амидоугольной кислоты удалаотся из печного пространства при непрерывной подаче реакционной смеси. Отходящие продукты из печного пространства безвредны а избыток соли амидоугольного аммония при охлаждении до комнатных температур вьшадает в виде белого кристаллического порошка и может быть использован в процессе вторично. В термических цехах, не имеющих экэогенераторов, амидоугольный аммоний для карбонитрирования можно применять в кристаллическом состоянии, загружая в печь вместе с деталями в рассчитанном количестве.В печном пространстве не должно быть больших динамических потоков, препятствующих удалению продуктов реакция Н 0 и Н с поверхности стали, что снщ 9жает углеродный и азотный потенциалы рабочей среды. Для ускорения и эффективности процесса карбонитрирования достаточны конвекционные и диффузионные скорости реагирующих веществ в печном пространстве.П р и м е р.1 Проводят термическую обработку деталей, изготовленных из сталей 08 кп, 12 ХН, ст. 45,38 ХГНМ, 18 ХН 2 Н, 4 Х 9 С 2, 40 ХГНМу 5 Х 20 Н 4 ЛГ 9 49 4при температуре 575+5 С в течение3 ч в смеси сублимата аммония амидоугольной кислоты с азотом (10%ИН,О(СО) ЙН+90 ЬЙ) в опытно-промышленной установке шахтного типа, В результате обработки на деталях получшот упрочняюшие соли, микроструктура которыхсостоит из поверхностного карбонитридного слоя Е-фаза) глубиной Уе 20-25 мкми диффузионной переходной эоны глубиной 8=0,3-0,5 мм. Рентгеноструктурный анализ показал наличие в карбонитридном слое только Е-фазы (см. чертеж),Интенсивность процесса насьппениясублиматом аммония амидоугольной кислоты превосходит интенсивность образования слоя в солях,циана в 2-2,5 раза, Так, эа 3 ч на стали 18 Н 2 М притемпературе процесса 575+ 5 С карбонит-,ридный слой (Е-фазы) образуется в солях диана-глубиной 10-15 мкм; в смеси 10% МЙ 0(СО)ИК+90 фИ -глубиной25-30 мкм. Формула изобретения 1, Способ карбонитрирования стальных и чугунных изделий при 550-650 С отличающийся тем,что,с целью повышения качества карбонитридного слоя и ускорения процесса, карбонитрирование проводят в среде сублимированной аммонийной соли амидоугольной кислоты.2. Способ по и, 1 о т л и ч а юш и й с я тем, что для получения аммоцийной соли амндоугольной кислотыМ Н 4 О ;О) И Нпредварительно смешивают д Н (аммиак) с экзотермическим газом в объемном отношении 1 443 при 60 103, Способ поп., отлич аюш и й с я тем, что карбонитрирование проводят в герметизированных печах в условиях диффузионных и конвективных потоков рабочей среды в печном прост- ранстве.Источчики информапни, принятые во внимание при экспертизе;