Способ высокотемпературной нитроцементации

ОПИСАНИЕИЗОБевЕТЕ Н ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическиеРеспубликав делам изобретений н открытий(54) СПОСОБ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРН 011 НИТРОЦЕМЕНТАЦИИ Изобретение относится к химикотермической обработке стальных изделий и может найти применение в машиностроении для поверхностногоупрочнения изделий, подвергающихся.износу и повторным контактным и изгибающим нагрузкам,Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ нитроцементациистальных изделий в углеродоазотистой среде, включающий нагрев до температуры нитроцементации 840-900 Сс последующей выдержкой. При этом насьпцение поверхности стали углеродоми азотом происходит при постоянномрасходе углеродсодержащих газов иаммиака в течение всего процесса 111,Недостатком известного способаявляется то, что он не может обеспечить достаточного измельчения зернааустенита в упрочненном слое, вследствие чего снижается прочность изделий на изгиб. Это объясняется тем,что активная диффузия углерода в сталь начинается при прогреве металла до температуры нитроцементации,а за это время зерно успевает вырасти. Диффузия азота не может обеспечить стабилизации границ зерен, таккак его в начале процесса очень мало,Целью изобретения является повышение долговечности стальных изделийза счет снижения склонности к ростузерна в упрочненном слое.10 Цель достигается тем, что нагревстальных изделий до температуры нитроцементации проводят в азотнасьпщающей среде.15Способ заключается в том, что нагрев в азотнасыщающей среде проводятпри расходе газа, обеспечивающем неменее, чем трехкратный газообмен в 20час, и после достижения температурынитроцементации 800-890 оС расходгаза снижают до его значения вуглеродоазотистой среде, в которой происходит процесс нитроцементации.889739 95 90 90 90 85 60000 2500000 3000000 5000000 5000000 Т а б л и ц а 1 Эффективная глубина сло мм (до Нц. = 650 кгс/АР Общая глубина слоя, мм (до. исходной с трук туры) Поверхност иая твердость,НКС 1 На гл бину 0,2 Способ осуществляют следующим образом.Образцы иэ стали 18 ХГТ загружают в шахтную печь Ц, нагретую до 800 С. После загрузки в печь в пеОриод нагрева до 880 С в течение 1 чо15 мин подают аммиак в количестве 9 л/мин. При этом восстановление атМосферы происходит за 15 мин.Спустя 20 мин от начала процесса атмосфера печи имеет состав, Е: Н59 8 1139 2 СО, 02 СО 02 э КН3455 г/м.После нагрева стали до 880 С расход аммиака уменьшают до 1,5 л/мин и одновременно начинают подачу синтина 140 кап/мин, Общее время процесса нитроцементации составляет 11 ч. Закалка проводится в масле непосредственно после нитроцементации.Иэмельчение зерна в поверхностном слое деталей при нитроцементации достигается за счет того, что диффузия азота в сталь происходит в процессе нагрева деталей, когда сохраняется еще исходное мелкое зерно. Образующиеся по границам зерен нитриды . дополнительно стабилизируют границы и препятствуют росту зерна при последующем нагреве до температуры нитроцементации.Предлагаемый способ нитроцементации позволяет попучить бездефектную структуру за счет полного восстановления атмосферы печи за короткое 4,время (не более 10"20 мин), так какотсутствие кислорода в насыщающейатмосфере препятствует образованиютемной составляющей.Микроструктура упрочненного слояпредставляет собой мартенсит и небольшое количество равномерно распределенного остаточного аустенита.Характеристика упрочненного слоя 1 О представлена в табл.1. Как видно из табл.1, величина зерна в упрочненном слое образцов снижается с 8-го балла до 11-го согласно ГОСТУ 5639-65.Результаты исследования качества нитроцементации приведены в табл.2,Результаты усталостных испытаний являются следующими. 0 Напряжение, Число циклов до кгс/мм 1. разрушения Таким образом, результаты металлографического анализа и прочностных 30 испытаний подтверждают, что нагревизделий в аммиаке способствует повышению качества упрочиенного слоя и усталостной прочности нитроцементованной стали. Способ позволяет повыз сить долговечность стальных изделий.889739 Таблица 2 Микроструктура по ОСТ 23.4.52-73 Твердос тьповерхности,НВС Толщина эвтектоИгольчатость Остаточ- Темная ный аус- рставтенит ляющая Троос- Карботит нитриды идногослоя мм мартенсита 61-62 1,4 0,7 Мелкая и 2-3 средняяФормула изобретения ности стальных изделий, нагрев дотемпературы нитроцементации проводятв азотнасыщающей среде.36 Источники информации.,принятые во внимание при экспертизе1. Минкевич Л.Н. Химико-термическая обработка металлов. М., Машино"строение", 1965, с. 31-132,2 Составитель Л ГолубеваРедактор И.Митровка , Техред М. Надь Ко ектор Е.РошкоК рр Заказ 10903/46 Тираж 1051 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Глубина слоя до исходной структуры), мм. Способ высокотемпературной нитроцементации, включающий нагрев стальных изделий до температуры нитроцеМентации и выдержку в углеродоазотистой среде, о т л и ч а ю щ и.й с я тем, что, с целью повышения долговеч 1 1