Способ азотирования стальных изделий в тлеющем разряде

(72) Антти Самули отироие,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ л.95Ой (РЬ)Корхонен, ЭроХейкки Сирвио, Мартти Сеппо Сулонени Хейкки Антеро Сундквист (РЬ)(54) СПОСОБ АЗОТИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХИЗДЕЛИИ В ТЛЕКЩЕМ РАЗРЯДЕ(57) Изобретение относится к областметаллургии, а именно к химико-термической обработке в плазме тлеющегоразряда, и может быть использованов машиностроении для поверхностногоупрочнения деталей машин. Целью иэобретения является интенсификация процесса азотирования и повышение микротвердости диффузионного слоя. Дляэтого при азотировании в тлеющем раэряде в азотводородной плазме при450-580 оС проводят дополнительнуюионизацию плазмы тлеющего разрядапутем нагрева спирали, присоединенной к отдельному отрицательному электроду с потенциалом до 200 В. Приэтом обработку ведут при давлении0,1313,3 Па, Все это позволяет получить легированные слои глубиной до400 мкм. 4 ил., 1 табл.строении для поверхностного упрочнения деталей машин.Целью изобретения является интенсификация процесса аэотирования и повьппение микротвердости диффузионного слоя.На Фиг. приведена схема устройства, используемого для осуществления способа; на фиг,2 и 3 - сравнительное распределение микротвердости по 5 толщине диффузионного слоя на образцах иэ стали 34 ХИ 5 Ю и высокопрочной ннэколегированной стали, содержащей 0 057 С и 4,47 Сг,после аэотирования и азотводородной плазме при 450 С в 20 течение 4 ч; на фиг.4 - схема распределения микротвердости по толщине слоя после аэотирования при 400, 500, 550 С в течение 5 ч.Вакуумную камеру 1, в которой осу ществляют обработку, вакуумируют с помощью насоса 2. Обрабатываемое иэделие3 соединяют болтом 4 с катодом 5,Катод изолируют от стенок камеры с помощью изолирующей втулки 6 и от деляют от окружающего пространства с помощью искрозащищенного покрытия.Катод отрицательно по,чяризуют через проводник 7 от источника 8 напряжения. Стенки камеры присоединяют к положительному полюсу источника проводником 9Температуру обрабатываемого изделия регучируют с использованием термопары 1 О,Регистрирующий прибор 11 располагают в отдельном кожухе 12 изолированно от окружающего пространства. 40 45 Катод окружают экраном 13, ограничивающим свечение вокруг обрабатываемого изделия 3. Газовую смесь по коллектору 14 направляют в вакуумную камеру . Интенсивность тлеющего разряда регулируют с помощью горячей ниг 5 которую соединяют прондкам 16 е автономным источником 7 напряжения. Проводники изолированы от корпуса. Отрицательное напряжение подают с помощью проводника 8 на нить от источника 19. Для получения отрицательного потенциала на нти вакуумную камеру 1 присоединяют137332Изобретение относится к металлургии, а именно химико-термической обработке в плазме тлеющего разряда, и может быть использовано в машино 5 6 2к положительному полюсу 20 источника 19,Способ осуществляют следующим образом.Азотводородную смесь впускают врабочую камеру до давления 0,1313,3 Па, зажигают между иэделием-катодом и рабочей камерой-анодом тлеющий разряд при напряжении источника9-4 кВ и ведут нагрев изделия-катодадо 450580 С, после чего производят выдержку при этой температуре.Температуру иэделия в процессе нагрева и выдержки регулируют с помощьюподаваемого на нить 5 отрицательного напряжения величиной до -200 В.В процессе плазменного азотирования при давлениях 0,13..13,3 Па засчет увеличения интенсивности полнойбомбардировки сокращается время диффузионного насьпцения а также снижается воэможность образования дуги,что способствует улучшению стабильности процесса, Обработке подвергаютобразцы из высокопрочной низколегированной стали, содержащей 0,057 Си 4,47. Сг (сталь 1), и стали 34 ХМ 5 Ю(сталь 2). Азотирование проводят вазотводородной смеси с добавлениемаргона при 450 С в течение 4 ч.Результаты приведены в таблице.Из анализа экспериментальных данных, приведенных в таблице, следует,что толщина упрочненного слоя (Ноо= 600) после обработки по предлагаемому способу увеличивается в 1,5-3 раза на высокопрочной ниэколегированнойстали, содержащей 005/.С и 4,47 Сг,и в 1,2-1,5 раза на стали 34 ХИ 5 Ю.Формула и э о б р е т е н и яСпособ аэотирования стальных изделий в тлеющем разряде, включающийнагрев иэделия-катода, помещенного врабочую камеру-анод, в азотводородной плазме до 450580 С и последующую выдержку при этой температуре,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью интенсификации процесса аэотирования и повышения микротвердостидиффузионного слоя, азотирование осуществляют при давлении 0,1313,3 Па,при этом в процессе обработки производят дополнительную ионизацию плазмытлеющего разряда путем нагрева спирали, присоединенной к отдельному отрицательному электроду с потенциаломдо 200 В относительно рабочей камерьганода.1373326 ротвердоств, Н 7 ,на глубине, мкм50 00 150 350 50 00 20 50 420 380 380 0 55 2 50 80 390 128 400 480 Приме и е. В числител способу, в 1025 050 1300 1140- посл намека 00000 600 540 аботки ло предлагаемому - по известному.1373326 д/ И 2 Р,.У Раесщояние ою по 3 еряности, нн 1 аг Расстоение Фиг. д О.Э срхнвсац, мм1373326 Ю 8 И Ю 4Расстоянас ол поверхности, мм Составитель А.БулгаТехред М. Дидык ектор О. Кундрик Редактор С.Пек аказ 504/5 Тиразк 990 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий