Карбюризатор для высокотемпературной нитроцементации

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик1954515(23) Приоритет -Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий ьОпубликовано 300882, Бюллетень Мо 32 1531 УДК 621 785 532(088.8) Дата опубликования описания 300882(54) КАРБЮРИЗАТОР ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОИ НИТРОЦЕМЕНТАЦИИ2 1-5Остальное Изобретение относится к химикотермической обработке металлов, в частности к вакуумной нитроцементации сталей, преимущественно легированных инструментальных и конструкционных,Известно применение триэтаноламина в качестве жидкого карбюризатора для проведения высокотемпературной нитроцементации при 860- 930 ОС деталей из конструкционных ,сталей 11 .При этом частично уменьшается образование сажистых и смолистых соединений, однако не исключается охрупчивание слоя за счет повышения наводораживания и происходит снижение прочностных характеристик за счет внутреннего окисления поверхностной . зоны.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является карбюризатор на основе триэтаноламина с добавками гидрата окиси аммония, нитрита натрия, алюмината натрия и воды, позволяющий проводить высокотемпературную нитроцементацию легированных инструментальных сталей 21 . Повышая скорость насыщения углеро дом и азотом, количество карбонитри дов в слое и его износостойкость, карбюризатор нестабилен в условиях вакуума при 850-1000 оС. Не исключается окисление поверхностной эоны, а входящие в его состав добавки в виде водных растворов при суммарном количестве воды до 8 резко снижают активность атмосферы.и ее углеродный и азотный потенциал, что ведет к получению недостаточно износостьйких слоев. 15Цель изобретения - повышение иэносостойкости обрабатываемых деталей и скорости насыщения диффузионного слоя в условиях вакуума.Поставленная цель достигается тем,что в карбюризатор на основе триэтаноламина, содержащий также аэотосодержащие органические соединения,в качестве последних вводят моноэтаноламин и аммоний карбаминокислый при следующемсоотношении компонентов, вес.Ъ:Моноэтаноламин, 15-40Аммоний карбаминокислыйТриэтаноламин50 40 Использование моноэтаноламина иаммония карбаминокислого при вакуум- .ном пиролиэе в интервале 8501000 С увеличило соотношение .суммарного азота и углерода к суммарномукислороду. Аминные группы введенныхуглеродов, легко подвергающиеся расщеплению в вакууме 0,01-100 мм рт.стпри температурах выше 800 фС, позволили изменить состав атмосферы, увеличили общее содержание и активность 10атомарного углерода и азота в поверхностном слое обрабатываемых сталей.Это связано с более высоким парциальным давлением активных компонентовпоставщиков атомарного углерода иазота У поверхности обрабатываемыхдеталей,В результате этого при равных температурах и времени выдержки в 1,2 1,4 раза возросла глубина и скорость насыщения диффузионного слоя,а содержание азота в нем повысилосьна 0,1-0,24 при увеличении количества карбонитридов на 8-12 вес. вслед.ствие чего существенно возросла износостойкость слоя, особенно на легированных конструкционных и инструментальных сталях, например, 2 ОХ 13,ЗОХ 13, 4 Х 5 МфС, РбМ 5, РбМ 5 К 5.Карбюризатор приготавливают путемпоследовательного введения в триэтаноламин (Ту 6-09-2448-72 г) сначала моноэтаноламина (ТУ 6-09-2447-72 г), а затем (после перемешиванияи подогрева до 40 фС) химически чистого аммония карбаминокислого с последующим активным перемешиванием втечение 4-5 мин,Нитроцементацию проводят преимущественно в процессе нагрева для закалки при 860-950 С, охлаждение в 40масле, а отпуск при 250-560 ОС в печах с принудительной циркуляцией воздуха. После отпуска замеряют послойным химическим анализом количество углерода и азота в слое, а также 45микротвердость и глубину слоя. Механические свойства определяют приизгибе образца одной сосредоточенной нагрузкой, а иэносостойкостьобкаткой в абразивном бое.П р и м е р 1. Обрабатывают,элементы прессформ из Ст 4 Х 5 МФС.Эагруэку осуществляют при разогревепечи до 800 С. После быстрого вакуумирования за 20-30 с и подъематемпературы до 940 С, в ретортуподают карбюризатор, содержащий,вес.:МоноэтанолайинАммоний карбаминокислый 1Триэтаноламин ОстальноеВыдержку проводят в течение 3-4 чпри остаточном давлении О, 3 мм рт. ст. 65 и расходе карбюризатора 60 см/ч, Состав газа на выходе насоса постоянен в течение всего процесса нитроцементации. После закалки в масле и отпуске при 560 С на деталях образоовывается нитроцементованный слой глубиной 0,7 мм со средним содержанием углерода 1,1 и азота 0,43, а также микротвердостью Ну= 617- 625 кгс/мм. Поверхность деталей беэ следов окисления, ровная, темносерая, Скорость насыщения слоя составляет 0,20-0,21 мм/ч против 0,14-0,15 мм/ч в известном карбюриэаторе. Глубина слоя превышает слой, полученный при использовании известного карбюризатора в 1,2 раза, Количество изготовленных деталей до полного износа прессформы составляет 8340 против 5040 в прессформе, обработанной в известном кар.бюриэаторе.Увеличение количества моноэтаноламина до 44-46 и снижение аммония карбаминокислого до 0,5-0,8 снижает образование сажистых налетов на деталях, но увеличивает степень окисления и не позволяет получать равномерный поверхностный слой, скорость насыщения слоя снижается до .-. 005 мм/ч,П р и м е р 2. Обрабатывают конические оправки иэ Ст ЗОХГСА, для металлорежущих станков, Нитроцементацию осуществляют в процессе нагрева для закалки при 900 С в течение 6 ч, в карбюризаторе следующего состава, вес.:Моноэтаноламин 30Аммоний карбаминокислый 5Триэтанолами н ОстальноеРасход карбюризатора составляет ,100 смз 1 ч при остаточном. давлении в реторте 10 мм рт.ст. После закалки в масле иотпуске при 320 С на оправках формируется слой глубиной 1,0-1,2 мм с содержанием углерода (в слое 0,4 мм) 1,5 (на уровне прототипа) и азота 0,53, в то время как при использовании известного карбюризатора образовывается слой с содержанием азота на аналогичной глубине 0,33 и общей глубиной до 0,8-0,9 мм - в 1,2 раза Меньше. Исключают окисление поверхности деталей вследствие уменьшения паров воды и двуокиси углерода в рабочем пространстве печи, Средняя скорость насыщения составляет 0,14 мм/ч против 0,11 мм/ч в известном составе. Количество изготовленных деталей до перешлифования справок составляет 2010 штук против 1320 при обработке оправок в известном карбюриэаторе.Увеличение количества карбаминокислого аммония до 6-7 резко снижа954515 ключи выходят из строя через 400500 циклов.Предлагаемый карбюризатор позволяет достичь высокой полноты пиролизабез введения воды в состав, исключает поверхностное и внутреннееокисление деталей вследствие изменения состава атмосферы. Повышаетсястепень и скорость насыщения слоя в1,2-1,4 раза, что позволяет повыситьизносостойкость инструмента в целомна 40-50,Путем изменения скорости эвакуации из рабочего пространства вакуумной печи продуктов пиролиза (регу лировкой производительности откачки)стало возможным без увеличения сажен смоловыделения регулирование массообмена углерода и азота у поверхности обрабатываемых деталей и, как 20 следствие, стало возможным реставрационное вакуумное науглероживаниекак конструкционных так и инструментальных сталей.Карбюризатор может найти широкое 25 применение в народном хозяйстве, вавтомобильной и радиотехническойпромышленности благодаря экономичности, простоте изготовления, универсальности.30 Карбюризатор для высокотемпературной нитроцементации, содержащий триэтаноламин и азотсодержащие органические соединения, о т л и. - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения износостойкости обрабатываемых деталей и увеличения скорости насыщения,он в качестве азотсо-: держащих органических соединений содержит монозтаноламин и аммоний карбаминокислый при следующем соотношении компонентов, вес.:Моноэтанолами н 15-40 Аммоний карбаминокислый 1-5Триэтаноламин Остальное Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Козловский И.С. Химико-термическая обработка шестерен. М.,"Машиностроение", 1970, с.25.2. Авторское свидетельство СССР9 524859, кл. С 23 С 9/16, 1976.ь Н.Шепитькоч Корректор С.Шекмар Заказ 6377/26 Тираж 1053 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 ет содержание углерода до 0,8-0,82,а глубину слоя до 0,46-0,52 мм и соответственно его износостойкость,при этол 1 скорость насыщения уменьшается до 9,12 мм/я.П р и м е р 3. Обрабатывают торцовые ключи для сборки резцов с неперетачиваемыми твердосплавными пластинами, изготовленными из Ст 20 Х 13..Нитроцементацию проводят в вакуумепри 940 С в течение 2,5 ч, подаваяв реторту карбюризатор следующегосостававес.;Моноэтаноламин 15Аммоний ка- баминокислый 3Триэтаноламин ОстальноеПри расходе карбюризатора70. см /ч остаточное давление в ре- .торте 0,8-1,0 мм рт:ст., составгаза на выходе: СО 36;Н 40; СН4,6, азот остальное. После закалки в масле и отпуске при 300 С втечение 2 ч слой глубиной 0,46 мм.имеет микротвердость Но = 724780 кгс/мм, сердцевина имеет Но =г456-496 кгс/им. По сравнению с обработкой в известном карбюризатореглубина слоя возрастает в 1,3 раза,микротвердость на 180 кгс/мм стала выше,практически отсутствует внутреннее Формула изобретенияокисление и характерный для сталис 12-13 окислов хрома зеленоватосерый поверхностный налет. Скоростьнасыщения составляет 0,20-0,23 мм/чпротив 0,14-0,15 мм/ч при использовании известного карбюризатора. Содержание углерода в слое 0,2, мм 1,11,3 и азота 0,40-0,42 обеспечиваетвысокую работоспособность и стойкость 40поверхности против смятия, повышениепрочности при изгибе до бн = 204211 кгс/мм по сравнению с бная= 190- 196 кгс/мм при обработке в известном карбюризаторе. Износостойкость 45ключей возрастает до 3000-3500 циклов против 1350-1500 при обработкев известном карбюризаторе. Ключи нетребуют дополнительной механической обработки и поступают в эксплуатацию непосредственно после химикотермической обработки.При снижении количества моноэтаноламина до 10-13 резко увеличивается образование сажистых выделенийна поверхности, снижается на 0,20,3 мм глубина слоя, и как следствиеСоставителРедактор Е.Лушникова Техред А.А