Способ цементации в твердом карбюризаторе

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнкСфцналнстнческнкРеспублнк(23) ПриоритетОпубликовано 300682. Бюллетень Мо 24 151) М. Кл.з С 23 С 9/06 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(53 УДК 621,785. 067 5(088 8) Дата опубликования описания 30,06,82 В.К.Афанасьев, Г.Т.Коровин, М.А.Демченкои С.П.Грибинс, Сибирский металлургический институтим. С.Орджоникидзе(54) СПОСОБ ЦЕМЕНТАЦИИ В ТВЕРДОМКАРВЮРИЗАТОРЕ Изобретение относится к химико-тер-мической Обработке в частности к процессу цементации в твердом карбюризаторе.Цементация в твердом карбюризаторепротекает при нагреве стальных деталей в ящике вместе. с древесным углем, насыщение их поверхности углеродом происходит из газовой Фазы,которая образуется при взаимодействииуглерода карбюризатора с кислородомвоздуха, находящегося в ящике с добавками активиэаторов (ВаСО, НапСОк,ацетата бария и т.д.) и с влагой,которая всегда содержится в карбюриэаторе. При этом образуются газы - 15окись углерода и метан, которые иосуществляют перенос твердого углерода карбюриэатора в сталь 111Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ цементации в твердомкарбюриэаторе 2, включающий нагревстальных деталей до температуры обработки и выдержку их при этой температуре в твердом карбюризаторе. Вкачестве карбюризатора используют 25смесь на основе древесного угля,содержащую, вес.%тКарбонат бария 20-25Карбонат кальция 3,5-5Древесный уголь Остальное 30 Однако процесс цементации в этомкарбюризаторе идет недостаточно интенсивно и его можно ускорить,Цель изобретения - интенсификация процесса цементации в твердом карбюризаторе.Указанная цель достигается тем, что в способе, включающем нагрев стальных иэделий до температуры обработки и их выдержку при этой температуре в твердом карбюризаторе во время выдержки в твердый карбюризатор выдают 5-20-ный водный раствор нитрата магния или нитрата алюминия, или их смеси со скоростью 0,25-1,0 мл раствора на 100 г карбюризатора в час.Цементация по предлагаемому способу значительно увеличивает глубину цементованного слоя при одинаковом времени выдержки, Это обусловлено тем, что вода при температуре цементации разлагается и реагирует с углеродом карбюриэатора с образованием окиси углерода и метана увеличение концентрации которых в газовой фазе приводит к ускорению цементации. Нитраты магния и алюминия являются поставщиками азота, который также ускоряет диффузию углерода.939592 Подачу водного раствора во время цементации проводят, равномерно со скоростью 0,25-1,0 мл раствора на 100 г карбюриэатора в 1 ч, эффект ускорения цементации незначителен, а при подаче больше 1 мл раствора.на 5 100 г карбюриэатора в 1 ч. в цементационном ящике образуется газовая атмосфера с низким углеродным потенциалом и возможно окисление поверхности деталей. Оптимальная. концентрация 10 водного раствора нитратов 5-20, При использовании раствора концентрациименее 5 эффект ускорения цементации- незначителен, из-эа малого количества поступающего с раствором нитрата. Увеличение концентрации раствора свыше 20 приводит к уменьшению глубины и твердости цементованного слоя,это связано с тем, что с раствором поступает значительное количество кислорода.Нитрат алюминия и нитрат магния используют отдельно или в смеси при любом соотношении нитратов, поскольку ускоряющее действие их на процессе цементации одинаково.П р и м е р, Цементации подвергают образцы 15 мм, обработанные на токарном станке, изготовленные иэ сталей 18 ХГТ, СтЗ и Ст 35. Образцы 25 Способ цементации Глубина слоя, мм Твердость НВС СтЗ Ст 35 18 ХГТ СтЗ Ст 35 18 ХГТ Известный 0,80 59,0 60,0 60,0 61,0 61,0 62 рО 0,70 0,801,3 1,4 1,4 4 ч Предлагаемый(цементация в твердом карбюриэаторе (ГОСТ 2407-73) с добавками водного раствораа) 5-ного раство - ра нитрата магния со скоростью 0,25 мл на 100 г карбюриэатора в час б) 5-ного раствора нитрата алюминия .со скоростью 1 мл на 100 г карбюризатора в час в) 10-ного раствора нитрата алюминия со скоростью 1 мл на 100 г карбюриэатора в час помещают в металлический контейнер и пересыпают твердым карбюризато ром. В контейнер вваривают трубу для подачи, водного раствора. Образцы укладывают в контейнер таким образом, чтобы расстояние между образцами и стенкой контейнера было не менее 20-30 мм. Крышку контейнера располагают на противоположной стороне от трубки для подачи водного раствора. Контейнер с упакованными образцами помещают в разогретую до 930-9400 С муфельную,печь.Цементацию проводят в твердом карбюриэаторе при выдержке 2 и 4 ч (известный способ) и при выдержке, 2 ч с подачей водного раствора нитрата.В таблице показаны примеры цементации при различной концентрации и скорости подачи водного раствораЭффективность способа оценивают по глубине и твердости цементованного слояГлубину слоя замеряют металлографически по принятой методике до середины переходной зоны. Измерение твердости проводят на закаленных образцах, температура нагрева под закалку 8400 С, охлаждение в воду. Результаты измерений также приведены в таблице.939592 Продолжение табллицыТвердость НЕССт 3" Ст 35 18 ХГТ Глубина слоя, мм Способ цементации г) 10-ного раствора смеси 1:1 нитрата алюминия и нитрата магния со скоростью 0,5 мл на 100 г карбюризатора в час 1,30 д) 5-ного раствора смеси 3:2 нитрата алюминия и нитрата магния со скоростью 0,75 мл на 100 г кар- . бюризатора в час 1,30 е) 20-.ного раствора нитрата магния со скоростью 0,25 мл на 100 г карбюризатора в час 1,30 формула изобретения Способ цементации в твердом карбюризаторе, включающий нагрев стальных изделий до температуры насыщения Составитель Н.Шепитько Техред И. Гайду Корректор В.Синицкая Редактор И.Ковальчук Заказ 4605/42 Тираж 1053 Подписное ВИЛИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб, д. 4/5филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Иэ приведенных примеров, видно, что эффективность способа высокая, время цементации сокращается примерно в 2 раза.Применение предлагаемого способа на машиностроительных заводах позволит сократить трудовые и энергетические затраты на химико-термическую обработку, при этом механические свойства иэделий не снижаются. 1,25 1,20 61,0 62,0 62,0 1,27 1 25 60 5 61 0 630 1,25 1,20 60,0 62,0 62,0 и выдержку их при этой температуре,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью интенсификации процесса насыщения, во время выдержки в твердыйкарбюризатор подают 5-20-ный водный раствор нитрата магния или нитрата алюминия или их меси со скоростью 0,25-1 мл на 100 г карбюризатора в 1 ч.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Котов О.К. Поверхностное упрочнение деталей машины химико-термическими методами. М., Машгиз, 1961,с. 7-9.2. Справочник металлиста. т,2, М.,ффМашиностроение, 1976, с, 328.