Среда для обработки железоуглеродистых сплавов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ссиоз Советск нхСоцнаянстнческнхРеспублик оц 986942(22) Заявлено 30,12.81 (21) 3369916/22-02 с присоединением заявки М С 21 0 3/ОВ С 21 ОУ 10 Гевулауаееюаб каивтв ВЮЙАР вв аман кзебрегеккй и еаввпийДата опубликования описания 0901.83 ния квалификации руководящихециалистов Иинтракторсельхозиащ Институт повышеработников и аявитель 5 Й) СРЕДА БРАБОТКИ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТ СПЛАВОВ осится к тееле зоуглероти, к процечугуна, и модля подготоых изделийхозяйственмалирование. стыхУ жеткихимиВ настоящее время обезуглерожи" ваащая термообработка чугуна перед 1 о эмалированиеи является наиболее эф" фективным и широко применяемым ието" дом повышения качества эмалевых стеклопокрытий. Эиалирование чугунных откивок сопряжено с трудностями, обус-. ловленныии интенсивным газовыделениеи в процессе обжига покрытий. Одним из основных источников газовыделения является углерод (графит, цементит), окисляющийся при нагреве с выделением на границе эмаль"металл углерода. Это является-причиной образования дефек" тов покрытия (пузыри, поры и др.) и Изобретение отческой обработке жсплавов, в частно, быть использованоповерхности чугуннческой аппаратурысуды и др.) под э снижения прочности его ц с чугунои.Для повышения качества покрытия целесообразно проводить эмалирование обезуглероженного чугуна расплав" ляющимися беспористыми грунтаии, аналогичныии грунтам для стальных изде" лий. Использование подобных грунтов. возможно, если концентрация углерода на поверхности чугуна снижена до зна" чений, меньших, чем содержание его в малоуглеродистой стали, а глубина обезуглеррженного.слоя не дозволяет достичь в процессе эиалирования предельно допустимой концентрации угле" рода (0,12) на границе чугун"эмаль. Последнее вызвано деЩузией углерода из глубины металла в процессе эмалирования и вторичным насыщением обезуглероженного слоя углеродом. Известна среда для обработки желе зоуглеродистцх сплавов, применяеиая для обезуглероживания чугуна перед3 . 9869 Я эмалированием, содержащая увлажненный диссоциированный аммиак, обезуглероживающее действие которой обусловлено диффузией углерода при нагреве иэ внутренних слоев к поверхности и вза"имодействием.его с окислительными ком" понентами среды с образованием газот образных окислов углерода 1.Недостатками этой среды является малая глубина обезуглероживания, ю длительность процесса, а также необходимость сложного и дорогостоящего оборудования для ее получения.Известна среда для обработки же" лезоуглеродистых сплавов, применяемая й для обезуглероживания чугуна, состоя" щая из смеси железной руды (ЬО"100) и мела (60"0), в которой процесс обезуглероживания протекает при нагреве до 850"1090 ДС и выдержке 6"10 ч. 20 Обезуглероживание,чугуна в этом случае происходит через газовую Фазу СО , образующуюся при взаимодействии компонентов среды при 800"1100 С 12,Недостатком указанной обезуглеро" И живаоцей среды является высокая тру" доемкость и низкая производительность процесса при ее применении.Известна также среда 1 3для обработки железоуглеродистых сплавов, при зз меняемая для науглероживания стали, на основе триэтанолаиина, содержащая воду, гидрат окиси аммония, нитрит и алюминат натрия при следующем соотно" шенин компонентов, весА: МГидрат окиси аммония 0,20 "0,50Нитрит натрия 0,25"О,В 5Алюминат натрия 0,10"0,20Вода 2,60"8,00Триэтаноламин Остальное 4 ВСвойства атмосферы, науглероживающие или обезуглероживающие, определяются ее углеродным потенциалом, зави" сящим от количественного соотношения компонентов СО/Сб и НО/Н. Эти свой"З ства регулируют направлением реакции:СО + НО ф СО+ НПри отсутствии или малом содержании водяного пара в атмосфере преобладают СО и СН 4, определяющие ее науглеро"фз живаоцие свойства. При повышении влажности атмосферы реакция. сдвигается вправо, увеличивается концентра" ция СО 2 и атмосфера приобретает обезуглероживающие свойства. Атмосфера М с определенным углеродным потенциа" лом в зависимости от содержания угле" рода в сплаве может оказывать на него 2 4либо науглероживающее, либо обеэугле" рожицающее действие.Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является среда для обработки железоуглеродистых сплавов, на" пример, для науглероживания стали, содержащая триэтаноламин и воду до 103 Ц.При использовании триэтаноламина с небольшими добавками воды в качестве карбюриэатора при нитроцементации сталей количество воды ограничива;ют 103, что обуславливает низкое со" ,держание углекислого газа в получаемой атмосфере 0,54), Из"за низкого содержания СО и Н О углеродный потенциал атмосферы достаточно высок и при нит" роцементации составляет порядка 1,53. углеродный потенциал является критерием воздействия атмосферы на сплав в. зависимости от содержания в нем углерода. Атмосфера с углеродным потенциалом равным 1,53, является наугле" роживающей для стали о обезуглерожи" вающей для чугуна, в котором содержа" ние углерода может превышать 3,53. Обезуглероживание чугуна в атмосфере с таким углеродным потенциалом проте" кает медленно и обеспечивает сниже" ние содержания углерода на поверхнос" ти чугуна лишь до 1,5 В, Это не удовлетворяет требованиям эмалирования, Качественное эмалирование чугунных изделий обеспечивается только тогда, когда их поверхность предварительно обезуглерожена не только на достаточнуа,глубину, но и до поверхностной Ферритной структуры, что не достигается триэтаноламином, содержащим воду в количестве до 10.Цель изобретения " обеэуглерожива" ние чугуна и повышение качества после" дующего эмалирования.Поставленная цель достигается тем, что известная среда для обработки же" леэоуглеродистых сплавов, преимущест" веино чугуна, включающая триэтанол- амин и воду, дополнительно содержит молибденовокислый аммоний при следу" ющем соотношении компонентов, вес.Ф:. Иолибденовокислый аммо.ний . 0,5"2,0Вода30,0"70,0Триэтаноламин ОстальноеОграничение по содержанию молибденово"кислого аммония в пределах 0,5"2,0обусловлено снижением эффективности. 60-180 мин). ю 9869его влияния при.концентрации менее0,53 и слабой растворимостью при получении раствора с концентрацией егоболее 2,0.Введение укаэанной обезуглерожива"ющей среды (декарбюризатора) в печьпри температуре процесса 850"950 Ссопровождается следующими основнымиреакциями;+ 3 эСО +, О;йСО + Н,В результате атмосфрра печи состо ит из продуктов термического разложе"ния нолибденевокислого аммония, про"дуктов пиролиэа триэтаноламина и водя"ного пара, который, взаимодействуяс окисью углерода СО, способствует 20образованию углекислого газа СО . Врезультате этого взаимодействия содер"жание СО в атмосфере увеличиваетсядо 10-15 Фа содержание СО уменьшает"ся до 11". 173, что снижает углеродный Ипотенциал "атмосферы до 0,9 М.Варнак, образующийся при разложе-:нии молибденовокислого аммония, увеличивает долю атомарного, азота и .водо"рода в атмосфере, которые практически 30не оказывают влияния на обеэуглерожи"ванне. Однако водород способствуетвосстановлению ИоО, так как ИоОЗ притемгературе выше;60.С сублимирует,а при 700"1600 С восстанавливается ззОводородом до металла. Иолибден, осаж-.даясь на поверхности детей, взаимо-,действует с углеродом чугуна с обра"зованием карбида молибдена КоС.Присутствие на обезуглероженной 4 фповерхности чугуна карбида Ио стабили"эирует оставшийся углерод, исклюцаетгазообразование на границе металл",эмаль и сйособствует повышению качест". ва последующего эмалирования. Положизтельный эффект при этом достигаетсятакже за счет того, что соединениямолибдена, являясь поверхностно"активными веществами, улучшают растеканиегрунтовой эмали при обжиге и повыша" эвют сцепление ее с металлом,42 Ь Такое содержание воды является оптимальным, исключает сажеобразование и коксование при пиролизе триэтанолами" на, что также ускоряет процесс .и улучшает условия труда. При уменьшении содержания воды менее 30 или при уве" личении более 70 не достигается получение поверхностного слоя, удовлет" воряащего требованиям эмалирования.В первом случае (НО с 303) не достигается глубина и полнота обеэуглероживания,во втором ( Н О 1 70) - вследствие повышенных окислительных свойств атмосферы, после первоначального обезуглероживания на поверхности деталей образуется окиснав пленка, препятствующая дальнейшему обезуглерожи" .ванио.П р и м е р. Предлагаемую обезугле- . роживающую среду ( декарбюризатор испы" тывают в шахтной электропечи применительно к отливкам корпусов запорной химической арматуры из серого чугуна марки СЧ 8-36, Испытывают различные составы декарбюризатора в зависимости от температуры ( 850"950 ОС) и длитель" ности процесса обезуглероживания Декарбюризатор заливают в бачок, откуда через капельницу подают в печь. Расход декарбюриэатора. варьируют в пределах ЬОкапель/мин в зависи" мости от температуры и величины осадки деталей.Составы обезуглероживающей сре" ры ( декарбюризатора), режимы испытаний и характеристика полученных обез" углероженных слоев приведены в таблице. Структуру и глубину обезуглерожен" ного слоя определяют, металлографическим методом. За полную глубину при" нимают слой поверхностного Феррита,переходную Феррито"перлитную зонуи зону сплошного перлита, Это обус" ловлено положительной ролью перлитной зоны как барьера, эадерживающе" го углероддиффундирующий к поверхности нэ сердцевины чугуна в процессе всего цикла эмалирования. Как видно из таблицы, предлагае"Увелицение содержания воды в предлагаемой среде для обезуглероживания ( декарбюризаторе) до 30".703 способствует снижению углеродного потенциалаИ атмосферы до О,ОМ, что интенсифици" . рует процесс и обеспечивает .получение ферритной поверхностной структуры.мый декарбюризатор,обеспечивает, видентичных условиях с известным, более полное обеэуглероживание и набольшую глубину. Структура .слоя, полученного с применением предлагаею"го декарбюризатора, на поверхностисостоит.из Феррита, что обеспечивает"7 9869сл за счет углеродного потенциала ат"мосферы, равного 0,0 й, При использовании известного состава декарбюри"затора ( опыты Ю 10"12 ферритный по"верхностный слой отсутствует. 3Затем проводят эмалированиеобезуглероженных деталей двумя Слоями,грунтовой марка 3132) и двумя слоя"ми покровной эмали (марка 2 о 1),Передэмалированием, для удаления поверхностного окисного слоя, детали подвергают пескоструиной очистке. Шликер эмали наносят на поверхность деталей мокрым способом" обливом. После суаки на-несенного слоя эмали детали загружаютв печь и производят обжиг покрытия,Для грунтовой, эмали температура обжига составляет 840"8 б 0 С, для покровной - 780"820 С.По.окончании обжига детали выгружа 20ют из печи и охлаждают на воздухе. Пос"ле остывания проверяют качество покры"тия. Браковочным признаком ачитаютотколы, поры, вскипы, При,отсутствииуказанных дефектов наносят следующийслой эмали.В результате опытного эмалированияустановлен 1003-ный выход годных деталей, обеэуглероженных предложеннымдекарбюризатором,ЭО 42 8При применении известной среды для обеэуглероживания 7 триэтаноламин, вода - 103) - брак обнаруживается уже после обжига первого слоя грунта практически на всех деталях. Предлагаемый декарбюризатор интенсифицирует процесс обезуглероживания чугуна. Средняя скорость обезуглероживания при этом в 1,20-1,73 раза вы" ше, чем с применением известной сре" дые Введение в состав декарбюриэатора молибденовокислого аммония способствует образованию в поверхностном слое карбида молибдена Ио 2 С, который положительно влияет на качество последующего эмалирования иэделий. Достигаемое обезуглероживание поверхности в совокупности со стабилизацией углерода эа счет связывания его в устойчивые карбиды способствует улучюению смачиваемости поверхности чугуна расплавом грунтовой эмали, исключению газообразования при обжиге и повышению прочности сцепления эма" левого покрытия с металлом. аЭ ЕвВв5Глубина обезуг- лероживания, нкн/мин ОлыВ Вренявыдержки,мин Предлагаемый 0,5 30,0 Остальное 950 40 0,5 30;О950 40 320 0,32 490 0,24 60120 600 0,20270 0,21 0.5 304 - " - Э 50 40 2,0 70,0 " фф 850 УО 3 300 0,15 70,0 " 850 70 120 2,0 2,0 76,0 " " ". 850 70 1,25 50,6 Остальное900 60 406 0.13260 0,2.6 6 7 370 0,18 525 0 17 1 е 25 50,0 - н .- 900 60 8 1201,25 50,0 " 900 60 Известньй10 Нет 10,0 96,0 , 900 60 60150 . 0 15 90060 120 300 015 12 Иет 70,0 90,0 900 60 р фа евю ефю юю вее мюю мю вВаваавЮваааэффае явфэа аВв Юсд аан ЫЕ Е Ю 4 В Юю аа ю Соотнощение конлонентов, вес. Ф(ИН),На О Н, О 77(С Н,.ОН)4 н 11 11 Иет 10,0 90 ЦО 180 400 0,13аюеаюэмеф ювв а Фа ююмев аЫ аэ юваоСоставитель И. Дипгарт Реактоц К. Волощук Техщщ А,Бабинец Корректор О. Билак Заказ 10213/3Тираж 366 Подписное ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 1130 Я Иосква Ж"Я Раущская наб. а. 4 Д Филиал ППП ."Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, Среда для обработки железоуглеродистых сплавов, преимущественно чугуна, включающая триэтаноламин и воду, В о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью обезуглероживания чугуна и повыиения качества последующего эмалирования, она дополнительно содержит мо" либденовокислый аммоний при следующем соотношении компонентов, вес,3:Иолибденовокислый ам"моний 0,5"2,0 Вода 30,0-70,0 Триэтаноламин Остальное 10 Источники инФормациипринятые во внимание при экспертизе1Авторское свидетельство СССРЕ ББ 21 Б, кл. С 21 З Б/00, 1938. 2. Авторское свидетельство СССРГ 196074, кл, С 21.Р 5/12, 1964,3. Авторское свидетельство СССРР 524859, кл. С 23 С 9/16, 1974. 4. Иубин Р,П, и Приходько В.С.Технология и оборудование термичес"кого цеха. И., пйашиностроение",1971, с. 43"44.