Способ азотирования изделий из сплавов тугоплавких металлов

(22) Заявлено 221278 (21) 2700732/22-02 (51) М3 С 23 С 11/14 с присоединением заявки Мо Государственный комнтет СССР по делам кзобретеннй к открнтнй(72) Авторы изобретения Московский ордена Трудового Красного Знамени институттонкой химической технологии им, М,В.Ломоносоваи Всесоюзный научно-исследовательский институттугоплавких металлов и твердых сплавов(54) СПОСОБ АЗОТИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СПЛАВОВ ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВИзобретение относится к химико" термической обработке иэделий из сплавов тугоплавких металлов и может быть использовано при азотировании изделий из сплавов тугоплавких металлов.Известен способ газового азотирования изделий из титана, при котором насыщение изделий азотом проводят при высокой температуре, затем изделия отжигают в вакууме. Образовавшиеся в процессе азотирования нитриды рассасываются в процессе вакуумного отжига. При этом твердость на поверхности изделия уменьшается, а в цент ре тела увеличивается 11 .Наиболее близким к предложенному является способ азотированияс после" дующим вакуумным отжигом сплава на 20 основе титана ВТ. Образцы из сплава ВТс цилиндрической рабочей частью диаметром 5 мм азотируют в азоте при 950 оС в течение 30 ч, затем отжигают в вакууме при 800 С в течео ние 2 ч.Применяя этот способ к сплаву НЬ 50 - Т 30 - к 20, после азотирования при 1800 оС, 5 ч и последующего вакуумного отжига при 1500 С . ЗО 2 ч твердость по всему сечению образца составит Нч= 550 Г 21,Недостатком йэвестных способов является снижение поверхностной твердости в результате вакуумного отжига. Кроме того, известный способ малоэффективен для двух- и многофазных сплавов, одна или несколько фаз которых в процессе вакуумного отхига моГут в значительных количествах терять азот и тем самым понижается твердость иэделий.Цель изобретения - повышение поверхностной твердости.Цель достигается тем, что способ азотирования иэделий иэ сплавов тугоплавких металлов включает нагрев в азоте, отжиг в вакууме и дополнительное азотирование при 800-1500 С. При этом цикл аэотирование-отжиг в вакууме-аэотирование повторяют 3-4 раза.При азотировании сплавов на поверхности образуется смесь устойчивых и неустойчивых нитридов или смесь устойчивых нитридов с твердым раствором азота в металле. При последующем вакуумном отжиге азот иэ неустойчивых нитридов или твердых растворов связывается в устойчивые или удаляется в,газовую фазу. При этом получаетсясмесь твердых нитридных и мягких ме-таллических фаз. При повторном азотировании на поверхности вновь образуется смесь.нитридных фаз или нитридов и твердых растворов азота в металле, а устойчивые нитриды образуются на еще большем расстоянии от поверхности, В результате получают изделия с высокой твердостью на поверхности, высокой прочностью в центре и относительно высокой общейпластичностью.При многократном повторении циклов азотирование - вакуумный отжигазотирование можно добиться такогоположения, когда в поверхностныхслоях весь легирующий элемент, способный к образованию стойких нитридов, будет связан в нитрид, а в центре образца останется свободная отнитрида зона. Для этого время каждсйоазотирования-следует сократитьс тем, чтобы в процессе азотированияазот не достигал контрольной частиобразца.увеличение количества циклов приводит к увеличению различия твердостииа поверхности и в центре образца,1 но"ойбйременно увеличивается стоимость обработки. Оптимальным является использование двух-, трех- иличетырех циклов,П р и м е р 1. Изделия из сплаваМЬ 50 - Т 30 - И 20 с твердостьюпо всему сечению Нч 5 д= 500 в виде-Неперетачиваемых пластин для обработки металлов резанием нагревают в азоте при давлении 1 атм со скоростью1000 град/ч до 1000 гС, выдерживаютпри этой температуре 5 ч, охлаждаютдо комнатной температуры со скоростью 5000 град/ч, откачивают из рабочего пространства азот до остаточного давления 5 10 мм рт.ст., нагревают изделия со скоростью 1000 град/чдо 1500 ОС, выдерживают при этой температуре 2 ч, охлаждают соскоростью5000 град/ч до комнатной температуры,рабочее пространство заполняют азотом до давления 1 атм, нагревают изделия со скоростью 1000 град/ч до1300 С, выдерживают при этой температуре 2 ч, охлаждают изделие со скоростью 500 град/ч до комнатной температуры. 510 15 20 25 30 35 40 45 50 Способ можно также использоватьпри газовом азотировании иэделий изсплавов других тугоплавких металлов.Использование предлагаемого способа дает возможность повысить ра"ботоспособность иэделий иэ тугоплавких металлов и их износостойкостьипозволит использовать их взаментрадиционных режущих инструментовиз дорогостоящих и дефицитных твердых сплавов,55 б 5 После такой обработки твердость образцов на поверхности составляет Нч = 1500 а на глубине 100 мкм отУоРповерхности Нч= 550.П р и м е р 2. Иэделия из сплава МЬ 50 - Т 30 - Мо 20 с твердостью по всему сечению Нчц = 450 в виде неперетачиваемых пластин для обработкиметаллов резанием нагревают в азоте при давлении 1 атм со скоростью град/ч до 1700 С, выдержйвайт при этой температуре 5 ч,ох 3 аждают со скоростью 5000 град/ч до комнатной температуры, откачивают из рабочего пространства азот до остаточного давления 5 10 мм рт,ст., нагреваютизделие со скоростью 100 град/ч до1500 цС, выдерживают при этой температуре 2 ч, охлаждают со скоростью500 град/ч до комнатной температуры,рабочее пространство заполняют азотом до давления 1 атм, нагревают изделие со скоростью 100 град/ч до1300 сС, выдерживают при этой температуре 2 ч, охлаждают иэделие соскоростью 500 град/ч до комнатнойтемпературы.После такой обработки твердостьобразцов на поверхности составлялаНчз= 1400, а на глубине 100 мкмот поверхности НчЬО = 500,П р и м е р 3Изделия из сплаваМЬ 50 - Т 30 - Мо 20 с твердостьюпо всему сечению Нч 5 о= 450 в виденеперетачиваемых пластин для обработки сплавов резанием нагреваот в азоте при давлении 1 атм со скоростью1000 град/ч до 1700 С, выдерживаютпри этой температуре 1 ч, охлаждаютсо скоростью 500 град/ч до комнатнойтемпературы, откачивают из рабочегопространства азот до остаточногодавления 5.10 мм рт,ст., нагреваютизделие со скоростью 1000 град/ч до1500 оС, выдерживают при этой температуре 1 ч, охлаждают со скоростью5000 град/ч до комнатной температуры,рабочее пространство заполняют азотрм до давления 1 атм., нагреваютизделие со скоростью 1000 град/ч до1500 С, выдерживают при этой температуре 1 ч, охлаждают йзделие со скоростью 5000 град/ч до комнатнойтемпературы, откачивают из рабочегопространства азот до остаточногодавления 5 10 мм рт.ст., нагреваютиэделие со скоростью 1000 град/чдо 1500 оС, выдерживают при этой температуре 1 ч, охлаждают со скоростью500 град/ч до комнатной температуры,рабочее пространство заполняют азотом до давления 1 атм, нагревают изделие со скоростью 1000 град/ч до1300 С, выдерживают при этой температуре 1 ч, охлаждают со скоростью5000 град/ч до комнатной температуры,После такой. обработки твердостьобразцов на поверхности составлялаНч 5 эо 1500, на глубине 100 мкм отповерхности Нчуз,= 480.779440 Формула изобретения Составитель Р. КлыковаТехред А.Щепанская Корректор Е,Папп Редактор Н.Кешеля Заказ 7969/38 Тираж 1074 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Е, Раущская наб., д.4/51. Способ азотирования изделий из сплавов тугоплавких металлов, включающий нагрев в азоте и отжиг в вакууме, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения поверхностной твердости, после отжига иэделие дополнительно азотируют при 800-1500 еС. 2. Способ по п,1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что цикл азотированиеотжиг в вакууме - аэотирование повторяют 3-4 раза.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Кипарисов С.С, и др. Азотирование тугоплавких металлов, М., 1972,2. Титан и его сплавы. Сборник.М., 1960, вып. 3, с. 172.