Способ изготовления изделий из высокохромистой стали

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 80116571 78, 9/36 4 (51) С 21 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Н АВТОРСКОМУ С ТЕПЬСТВУ л. Р 25 В.Н.Тарасов зионеж а Г. онов нением ческая гиятва",ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗИИСТОЙ СТАЛИ, пре(54) (57) 1. СПОСДЕЛИЙ ИЗ ВЫСОКОХР куумном масле ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ 4(56) 1. Переверзев В.И. Диффуная карбидизация стали. ВороВГУ, 1977, с. 76-77.2. Тарасов А.Н АртамоноИзготовление отделочных пуани матриц для холодной высадквысокохромистой стали с примнитроцементации. Электротехнпромьппленность. Сер. "Технолзлектротехнического производ1982, вып, 5/1561, с. 6-7. существенно роликОв для закаткиконсервных банок, включающий механическую обработку, нитроцементацию,закалку, отпуск и шлифование, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения износо- и коррозионной стойкости, после нитроцементации проводят подогрев со скоростью8-10 град/мин до температуры закал, шлифование производят на глубину 5-10 глубины нитроцементованногослоя, после чего ведут нитрооксидирование в вакууме,2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что нитрооксидирование осуществляют при 500-540 С.3. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что,после нитроокси;.дирования проводят охлаждение в ваПроизводят механическую обработкуроликов, затем нитроцементацию в продуктах пиралиэа жидкого карбюризатора и закалку после нитроцементации,повышая температуру с 940 в 9 Сдо 1000 в 10 С со скоростью 810 град/мин (в течение 5-10 мин).После закалки осуществляют низкийотпуск для снятия внутренних напряжений, шлифование на глубину 5-,10 от общей глубины нитроцементованногослоя (0,04-0,08 мм на диаметр)и нитрооксидирование в газовой среде,образованной подачей в печь триэтаноламина с добавкой нашатырногоспирта и аммония виннокислого охлаждения после отпуска в вакуумном масле. 1 11 б 5Изобретение относится к областиизготовления приспособлений для консервирования рыбных продуктов,в частности к изготовлению сменныхцилиндрических роликов, на станкидля закатки консервных банок диаметром более 120 мм.Известен способ изготовленияизделий из сталей 20 Х 13, 30 х 13,включающий цементацию для повышения Отвердости рабочих поверхностей привысоких контактных нагрузках в рабочей зоне3,Способ трудоемок в осуществлении,инструмент склонен к выкрашиваниюи поломкам несмотря на дополнительную закалку после цементации и снятие при шлифовании зоны внутреннегоокисления и части зоны крупноглобу-.лярных карбидов, 20Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук изобретению является способ изготовления иэделий иэ хромистых сталей 20 Х 13, ЗОХ 13, предусматривающий 25механическую обработку, нитроцементацию при 940 С, закалку, отпуск,шлифование на глубину 0,2-0,4 мм 2Однако обработка по данному способу не исключает контактно-корро 30зионного разрушения по границам избыточных карбидов, недостаточны антифрикционные свойства по посадочнойповерхности ролика, способ трудоемок,Цель изобретения - повышениеиэносо- и коррозионной стойкости.35Цель достигается тем, что согласно способу изготовления изделий извысокохромистой стали,преимущественно роликов для эакатки консервных0банок, включающему механическую обработку, нитроцементацию с непосредственной закалкой, отпуск и шлифование,после нитроцементации проводят подогрев со скоростью 8-10 град/мин45до температуры закалки, шлифованиепроизводят на глубину 5-107. глубинынитроцементованного слоя, после чеговедут нитрооксидирование в вакууме,Нитрооксидирование осуществляютпри 500-540 С. После нитрооксидирования проводят охлаждение в вакуумном масле.Повышение стойкости роликов достигается эа счет снятия при шлифова нии только части зоны внутреннего окисления нитроцементованного диффузионного слоя, являющейся наиболее 717 2пористой, при сохранении остальной части зоны внутреннего окисления, создающем условия для получения более прочной и корроэионно стойкой рабочей поверхности роликов. Подогрев со скоростью 8-10 град/мин после окон, чания выдержки при нитроцементации до температуры, равных оптимальным для закалки сердцевины роликов из ста-, лей 20 Х 13 и ЗОХ 13, предотвращает ускоренный рост карбидов и карбонитридов и позволяет получить более высокую твердость рабочей части и мака симальную твердость сердцевины.Таким образом, после нитроцементации, закалки и чистового шлифования на рабочих поверхностях роликов и на внутренней посадочной поверхности остается диффузионный слой глубиной 0,35-0,55 мм, состоящий иэ трех зон: наружная зона - 0,05-0,10 мм с пониженным содержанием углерода, с минимальным количеством избыточных карбидов и повышенной коррозионной стойкостью, зона глобулярных карбидов - 0,15-0,30 мм, имеющая высокую твердость, и переходная зона - 0,10- 0,15 мм с постепенно убывающей твердостью. При проведении нитрооксидирования в вакууме процесс диффузии азота и процесс образования оксидного слоя протекают более равномерно, плотность оксидного слоя стабильнее, а последующая пропитка вакуумным маслом улучшает условия приработки роликов в начальный период эксплуатации. Способ осуществляют в следующейпоследовательности1165 О Ролики из стали 14 Х 17 Н 2 имелина рабочих и посадочных поверхностяхдиффузионный слой глубиной 0,82 мммикротвердостью Н , -1070 кгс/мм, атвердость сердцевины составлялаНКС=38-42. При эксплуатации в услоП р и м е р 1. Ролики из сталиЗОХ 13 наружным диаметром 51,5 мми высотой 20 мм изготовляли с чистотой поверхности по наружному .и внутреннему диаметру Р =20 После нитроцементации при 940 С в течение 4 чтемпературу повышали до 1000 С и после выдержки в течение 10 мин проводили закалку роликов. Шлифованиероликов, прошедших низкий отпускдля снятия напряжений, осуществлялина глубину 0,02 мм (57 от глубиныслоя) при чистоте поверхности Р =1=0,О,4Нитрооксидирование шлифованныхроликов осуществляли при 506 Св течение 60 мин с охлаждениемв вакуумном масле ВМ.При испытаниях на закаточной машине и определении коррозионной стой-, 20кости в агрессивной среде установлено, что в сравнении с известным способом время эксплуатации до образо. вания местных выкрашиваний увеличилось в 1,5 - 1,8 раза. Увеличение веса 25роликов за счет образования продуктовкоррозии уменьшилось в сравнениис известным способом в 1,2-1,4 раза.П р и м е р 2. Ролики изготовлялииз стали 14 Х 17 Н 2. После механической ЗОобработки партии роликов в количестве 30 шт. проводили-нитроцементациюпри 960 С в течение 4 ч в твердом.древесноугольном карборизаторе, содержавшем добавки глицерина, натриябенэойнокислого и натрия железосинеродистого, суммарное количестводобавок составляло 12,5 вес.7,После окончания выдержки температуру повышали до 1000 фС со скоростью, 4 О86/мин (в течение 5 мин) и затемпроводили закалку роликов в масле,связками по 10 шт. перенося их иэящика для нитроцементации в закалочный бак. После отпуска при 250 С 45в течение 4 ч ролики шлифовали соснятием припуска 0,04 мм, составляющего 57. от общей глубины слоя нитроцементации. Нитрооксидирование шлифованных роликов в процессе их отпус ка проводили при 500 С в течение60 мин. 717 4виях серийного производства износостойкость роликов достигла 2300 ч или в 2,2 раза выше, чем по извест" ным способам изготовления. Было исключено коррозионное разрушение поверхности, характерное для известного способа обработки, изменение веса за счет образования продуктов коррозии уменьшилось с 8,410г/см ч до 2,3 10г/см ч, а трудоемкость изготовления с учетом всех операций химикотермической обработки и операций шлифования сократилась на 3,7 ч.При обработке роликов по режимам, отличным от заявляемых параметров, были получены отрицательные . результаты. Так, увеличение температуры нагрева после нитроцемеитации до 1060 С и длительности нагрева до 15 мин (скорость нагрева 6,5 С/ /мин) приводит к укреплению карбидов в диффузионном слое до 8-12 мкм, к снижению прочности при изгибе в 1,5 раза, а ударная вязкость падает до а 0,2 кгс м/см. Как следст.вие, при шлифовании в поверхностном слое возникают трещины, а при эксплуатации ролики выходят из строя через 80-100 ч. К отрицательным резуль-. татам - снижению твердости и контактной прочности приводит также шлифование роликов на глубину более 0,09 мм на сторону (снималось 12-147. глубины слоя): микротвердость слоя составляет Н, =780-835 кгс/мм, износостойкость роликов снизилась на 20-303.П р и м е р 3. Закаточные ролики изготавливали из стали 20 Х 13. Нитроцементацию проводили в шахтной цементационной печи Цв атмосфере пиролиза смеси 977 триэтаноламина и добавками растворов нитрита натрия, гидроокиси аммония, Температура нитроцементации 940 С, длительность выдержки 4 ч; далее повышали температуру до 1040 С в течение 10 мин (скорость 10 С/мин) и закаливали ролики в масле . После отпуска шлифование зоны внутреннего окисления осуществляли на глубину 0,06 мм, что составляло 87 от общей глубины нитроцементованного слоя.ДиФфузионный слой стали 20 Х 13имел глубину 0,65 мм, микротвердость в зоне избыточных карбидов Н =, =997 кгс/мм, выше, чем при обработке по известному способу. Износостойкость роликов при эакатке банок65 717 Составитель В. ПанкратовРедактор В.Данко Техред С,йовжий Корректор М.ПожоЗаказ 4285/24 Тираж 553 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 11 диаметром 230 мм составила 1340 ч или в 1,8 раза выше роликов, изготов ленных по известной технологии. Суммарная трудоемкость в сравнении с известным способом снизилась в 1,7 раза.При обработке по режимам за преде лами предлагаемого способа получены неудовлетворительные результаты.Так, ускоренный нагрев от температуры нитроцементации 940 С со скоростью 15 фС/мин до 980 С (время 3 мин) приводил к снижению твердости сердцевины до НКС=34-36 вследствие недогрева, а микротвердость слоя не превышала Яа=730-750 кгс/мм . Юлифование роликов на глубину 0,03 мм (4,5 общей глубины слоя) не позволяло удалить наиболее рыхлую часть зоны внутреннего окисления,коррозионная стойкость роликов существенно снижалась - так, увеличениевеса достигало 12 10 г/см ч против6 10г/см ч при испытании роликовв кислой среде влажностью 953. Обработка по предлагаемому спосо О бу обеспечит техникоэкономическийэффект, так как позволяет повыситьизносостойкость роликов в 1,52,2 раза, снизить трудоемкость ихизготовления на 20-707. Кроме того, 5 способ позволяет повысить коррозионную стойкость и исключить основныедефекты, связанные с условиямиэксплуатации роликов при повышеннойвлажности в коррозионноактивной сре де, при высоких контактных нагрузках.