Способ нитроцементации деталей изтеплопрочных сталей

ОП ИСАН И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сеез СоветскихСоцивпистическихРеспублик пц 840196(6 ) Дополнительное к авт, свид-ву -51)М, Кл,(22) Заявлено 31. 05. 79 (21) 2774308/22-02 с присоединением заявки РЙ -по делам изобретений Опубликовано 23.06. 81 Бктллетень23 1,53 ) Уд К 621, 785, .51.52 (088.8) и открытии Лата опубликования описания 26 . 06 . 81 А.Т. Чаукин, В.Л, Козлов, Б.Г. Волчков, И.М. Р кина,А,Н, Уткина и В.И. Белякова(54) СПОСОБ НИТРОЦЕИЕНТАЦИИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТЕПЛОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙИзобретение относится к машино строению и может быть использовано в различных отраслях промышленности при химико-термической обработке деталей из теплопрочных стглей.Известен способ нитроцементации шестерен при температурах 820-860 С и 860-890 С в эндотермической атмосфере с добавкой природного газа и аммиака 11 1.Известен также способ газовой нитроцементации деталей из тепло- прочных сталей 21. Нитроцементация сталей по известному способу осуществляется при температуре 900 С в эндотермической атмосфере, имеющей точку росы О+1,5 С с добавкой 3,5+0,2 /фН и 3,0+0,2 Ж МН при углеродном потенциале печной атмосферы, соответствующем содержанию в ней 0,2-0,37. двуокиси углерода. Этот способ также не обеспечивает высокой контактной долговечности деталей из-за слабого насыщения диффузионного слоя углеродомЖ 2и малой толпптны, полученной карбонитридной и карбидной зоны.Цель изобретения - повышение контактной долговечности обрабатываемых деталей за счет увеличения толщины карбонитридной и карбидной зоны.Поставленная цель достигается тем, что нитроцементацию деталей ведут при температуре 940-960 С в течение 1-3 ч в печной атмосфере с углеродным потенциалом 1,3-1,5 С, затем подстуоживают детали до температуры закалки,оа именно 890-910 С и выдерживают при этой температуре в печной атмосфере с углеродным потенциалом 1,1 - 1,207. С выдержку осуществляют в зависимости от требуемой толщины слоя.Благодаря повьппению температуры до 950 С и углеродного потенциалаонасыщающей среды до 1,3-1,57. С при неизменной добавке аммиака 4+0,5, в первом этапе процесса происходит интенсивное насьпцение стали преимущественно углеродом на глубину, необ3 .8 ходимую для формирования утолщенной карбонитридной и карбидной зоны. Существующие глубины нитроцемеитованных слоев на деталях ограничены в основном пределами, мм:0,2-0,6, 0,5- 1,0, 1,0-1,5. Исходя из этого определены пределы времени выдержки первого и второго этапа процесса - 1-3 ч и 2-8 ч. Для получения утолщенной карбонитридной и карбидной зоны в дифФузионном слое каждого из указанных пределов оптимальное время выдержки первого этапа должно быть соответственно 1, 2, 3 ч.Увеличение времени выдержки свыше 3-4 ч при 950 С нежелательно, так как ведет к росту аустенитного зерна.Подстуживание деталей до температуры закалки 890-910 С с одновременным снижением углеродного потенциала печной атмосферы до 1,0-1,2% С и выдержка 2-8 ч во втором этапе позволяет снизить концентрацию углерода и одновременно повысить концентрацию азота до оптимальных значений и завершить формирование требуемого диффузионного слоя. Время вьдержки 2 ч обеспечивает, наряду с вьдержкой 1 ч в первом этапе, получение минимальной глубины слоя 0,2-0,6 мм, а время выдержки 8 ч и 3 ч - максимальной глубины слоя в пределах 1,0-1,5 мм. В случае необходймости получения более глубоких диффузионных слоев соответственно может быть увеличено время выдержки . второго этапа.Образцы для послойного химического анализа на содержание углерода и азота и для испытаний на предел выносливости и контактную долговечность, изготовленные из теплопрочной стали 20 ХЗМВФ, обрабатывают в шахтной элект ропечи Ц, Загрузку образцов проводят совместно с балластом из той 40196 4же марки стали в печь, нагретую до900 С.После загрузки и нагрева образцовдо температуры 800 С в муфель печивводят эндогаз, имеющий точку росы01,5 ОС, с расходом, равным шестимуфеля печи в 1 ч, и продолжают нагрев до 950 С. При достижении температуры 950 С к эндогазу добавляют 10 природный газ и аммиак в количествесоответственно 10+2 и 4+0,5% по отношению к расходу эндогаза, что обес, печивает углеродный потенциал печнойатмосферы в пределах 1,3-1,5 ф.15 Контроль углеродного потенциалаосуществляют по содержанию двуоокисиуглерода и метана в печной атмосферес помощью оптикоакустического газоанализатора типа ОАи хроматогра фа типа "ХЛ. Содержание двуокисиуглерода при этом находится в пределах 0,05-0,10%, а метана, 3-4Образцы вьдерживают при температуре 95010 С в течение 2 ч, затем 25 производят снижение температуры до900+О С путем перевода задатчикана регулирующем потенциометре безпринудительного охлаждения печи иодновременно уменьшают добавку приЗо родного газа до 5+1,0 , не изменяярасхода аммиака и эндогаза. При температуре 900+10 С образцы выдерживаЬт 5 ч в печной атмосфере с. содержанием 0,1-0,2% СО, 1,0-2,0 СН, 35 обеспечивающей получение концентрацииуглерода в диффузионном слое 1,1-.1,2%, По окончании времени вьдержкипроводят выгрузкуобразцов из печии закалку их в масле,После этого 40 образцы, за исключением образцовдля послойного химанализа, подвергают11 8401Приведенные данные свидетельствуют о том, что предлагаемый способ обеспечивает повышение контактной долговечности нитроцементованных нешлифованных деталей на 10-20%, а шлифованных в 2-3 раза. Длительность процесса сокращается в 1,3-1.,5 раз.Формула изобретения Способ нитроцементации деталей. из О теплопрочных сталей, включающий нагрев до температуры обработки в насыщающей среде и выдержку при этой температуре, о т л й ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения контакт ной долговечности обрабатываемых деталей, за счет увеличения толщины карбовитридной и карбидной зоны диф 96 12фузионного слоя, обработку ведутпри 940-960 фС в течение 1-3 ч в насыщающей атмосфере с углеродным потенциалом 1,3-1,5 % С, затем снижаюттемпературу обработки до 890-910 Си углеродный потенциал насыщающейатмосферы до 1,1-1,2% С и осуществляют выдержку, в течение времени,необходимого для получения заданнойглубины слоя,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, "Металловедение и термическаяобработка металлов". 1973, У 9,с.17-21, 26-28.2, Авторское свидетельство СССРУ 396446, кл. С "23 С 9/04, 1974.Составитель Л. БурлиноваРедактор М. Ликович Техред Т.Маточка Корректор, М. ШарошиЗаказ 4673 37 Тираж .1048 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4