Способ азотирования

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ рл 945245(22) Заявлено 17.09. 80 (21) 2982420/22-02с присоединением заявки МВ(23) ПриоритетОпубликовано 2307,82, Бюллетень ) 4 о 27Дата опубликования описания 23.07.82 1 М. Кп. С 23 С 11/16 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытийС.А. Кадников с .Физико-технический институт АН Белорус кой .ССР(54) СПОСОБ АЗОТИРОВАНИЯ Изобретение относится к химико- термической обработке металлов, в; частности, к азотированию деталей и инструмента в газовых средах с активным азотом, полученным при диссоциации аммиака.Газовое азотирование находит применение для упрочнения широкой номен. клатуры деталей машин и инструмента. Азотирование приводят в газовых средах с активным азотом с выдержкой при температурах 500-600 С (1Одним из существенных недостатков известных способов газового азотирования является насыщение азотируемых 15 иэделий водородом, а также обезуглероживание азотируемых поверхностей за счет взаимодействия водорода с содержащимся в стали углеродом, что приводит к пониженной твердости слоя, 20 а также к его шелушению и охрупчиванию.Кроме того, водород, растворяясь в стали, снижает его пластические свойства за счет развития водородной 25 хрупкости,Наиболее близким к предлагаемому является способ азотирования, включающий нагрев и выдержку деталей в азотирующей атмосфере, в котором с целью 30 дополнительного насыщения углеродом обезуглероженной в процессе азотирования поверхности в конце процесса азотирования подают нитроцементующий газ 2.Недостатком этого способа является необходимость производить дополнительную обработку для обезводороживания изделия в результате насыщения его водородом в процессе азотирования. Кроме того, этим способом не удается восстановить исходную концентрацию углерода в обезуглероженной поверхности за счет подачи в конце процесса азотирования нитроцементующей атмосферы, так как насыщение стали углеродом при принятых температурахоазотирования 500-600 С протекает с очень медленной скоростью из-за низкого коэффициента диффузии углерода в алфа-железе.Целью изобретения является повышение эксплуатационного ресурса азотируемых деталей за счет предотвращения обезуглероживания и охрупчивания азотируемых поверхностей.Указанная цель достигается тем, что согласно способу азотирования, включающему нагрев и выдержку деталей в азотирующей атмосфере, перед945245 Таблица 1 Толщина покрытий, мкм, результаты испытаний10 25 Партия, Р 30 35 2,5 Обезуглероживание поверхностного Отслаивание слоя при азотировании нет покрытий впроцессе и после аэоти- рования Обезуглероживаниеповерхности приазотировании 111 1 Ч нагревом на деталь наносят противо- водородное защитное покрытие толщиной 3-30 мкм. В качестве покрытия используют сажу, хром, медь или алюминий.Покрытия толщиной менее 3 мкм,. как показывают эксперименты, не защищают аэотируемую поверхность, а покрытия толщиной более 30 мкм проявляют склонность к отслаиванию при нагреве изделия до температуры азо тирования.Действие этих покрытий по предотвращению контактирования азотируемой поверхности с водородом атмосферы различно, но все они выполняют роль 15 газового фильтра. Покрытия из хрома, 1 меди и алюминия пропускают атомы азота, которые диффундируют в азотируемую поверхность, но задерживают атомы (молекулы) водорода. Покрытия 20 из высокодисперсной сажи связывают атомы водорода и в пассивные соединения по реакции С + 4 Н 500 С СН 4. Сажу на деталь можно наносить путем копчения ее, например, над ацетиле новым пламенем: алюминий - способом вакуумного распыления, медь и хром- стандартными способами гальванически.П р и м е р. Азотируют червячные фрезы модель 4 иэ стали Р 6 М 5. После стандартной термообработки и обезжиривания в четыреххлористом углероде, фрезы разделяют на 5 партий по 5 штук в каждой: 1 партия - фрезы азотируют в шахтной печи 8.12/б в атмосфере 30 аммиака и 70 азота при 520 фС в течение 1 ч с подачей в конце процесса природного газа в течение 0,5 ч;11 партия " после обезжиривания на фрезы наносят углеродное (сажистое) покрытие способом копчения над ацети леновым пламенем толщиной 10-20 мкм. Аэотируют в лечи 8.12/б в атмосфере 30 аммиака и 70 азота при 520 т. 5 С в течение 1 ч. 111 партия - после обеэжиривания на фреэы наносят хромовое покрытие толщиной 10-15 мкм способом гальванотехники: хромовый ангидрид 230-260 г/л, серная кислота 2,3-2,6 г/л при. 53-55 ОС катодной плотности тока 40-45 А/дм . Азотируют как 11 партию. ХЧ партия - после обеэжиривания на фреэы наносят алюминиевое покрытие способом распыления алюминия в вакууме 310 мм рт.ст. Толщина покрытия 5-8 мкм. Аэотируют как 11 партию; Ч партия - после обезжиривания на фрезы наносят покрытие меди способом гальванотехники; натрий цирофосфорнокислый 120-140 г/л, натрий фосфорнокислый 78-82 г/л, медный купорос 30 г/л величина Н 8,2, Температура 20-25 С. Толщина покрытия 15-25 мкм. Аэотируют как 11 партию.Оптимальную толщину покрытия определяют экспериментально, данные приведены в табл. 1. Следовательно, оптимальная толщина покрытий находится в интервале3-30 мкм.Фрезы испытывают,при нарезаниизубьев шестерен на заготовках из стали 18 ХГТ.Результаты испытаний сведены втабл, 2.Иэ таблицы видно, что эксплуатационный ресурс фрез, азотированныхпо известному способу, ниже в среднем на 30.При годовом расходе червячных фрезна предприятии на сумму 800 тыс.руб.,экономический эффект от использования предлагаемого способа составит240000 тыс. Руб,:Таблица 2 Средняя величина Количество обра- увеличение стоймаксимального из- ботанных деталей кости, Фноса после обра фрезойботки 60 дет,мм Способ азотирования 0,87 660 100 Известный ПредлагаемыйС С-покрытием 840 127 0,70 С Сг-покрытием 960 145 0,62 780 118 0,75 С А 1-покрытием С Сц-покрытием 0,62 960 145 Формула изобретения Составитель НШепитькоТехред А, Бабинец Корректор О. Билак Редактор Н. Гунько Заказ 5267/37 Тираж 1053 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 201. Способ азотирования, включающий нагрев и выдержку деталей в азотчрующей атмосфере, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эксплуатационного ресурса аэотируемых 25 деталей, перед нагревом на деталь наносят противоводородное защитное покрытие толщиной 3-30 мкм.2, Способ по и. 1, о т л и ч а-: ю щ и й с я тем, что в качестве по крытия применяют сажу.3. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве покрытия применяют хром. 4. Способ по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве покрытия применяют медь.5. Способ по п. 1, о т л и ч а юш и й с я тем, что в качестве покрытия применяют алюминий. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Шретер В Лахтин Ю.М. и др. Принципы классификации, контроля и применения процессов азотирования. МИТОМ, 1979 Р 10, с. 19,2. Авторское свидетельство СССР В 475427, кл. С 23 С 11/16, 1974