Состав расплава для нитроцементации

(54) СОСтдв РАСПЛАВА аЛЯ НИТРОЦЕИЕНтДЦИИлавливает трудоемкость эксплуата" ции), примерно постоянная концентрация азота в обрабатываемом слое, что не дает возможности изменять последнюю для деталей различного назна.5 чения, низкая стабильность процессанитроцементации, обусловленная образованием осадков и шлаков. На СО 70-85 о .с йаС 1. 10-15я 51 й 5 15 1.1. ц Состав расплава не токсичен Все и компоненты расплава однозначны в осу. а ществлении процесса нитроцементации.кНедостатками этого состава рас- к плава являются выпадение большого количества осадков, иногда по всемуобьему, что нарушает и даже полностью прекращает пррцесс нитроцементации, образование мощной и прочной " корки нитридных шлаков, что приводит с иногда к выбросу расплава (это обус- и Изобретение относится к химико- термической обработке металлов и сплавов и может быть использовано для повышения стойкости инструмента и деталей оборудования.Известен состав расплава для нит.роцементации, содержащий углекислые и хлористые соли щелочных металлов и нитрид кремния в следующем соотношении, вес.: Наиболее близким по технической ущности и достигаемому результату вляется состав расплава для нитроементации, содержащий углекислые хлористые соли щелочных металлов, зотосодержащие соединения и карбид ремния при следующем соотношении омпонентов, вес.4:МаСО 70-76йаС 1 9-12яНС 1 6-91 Г ЭО Г 23.В данном составе также образуетя корка из карбидных шлаков, хотя менее прочная.ным компонентомрасплава. В его роли применяются карбид или нитрид кремния либо их смесь в любом соотношении. Кремнийсодержащее вещество при" меняется в роли регулирующего компонента. Количество его, введенное в расплав, обуславливает интенсивность процесса нитроцементации.Введение одного карбида кремния обуславливает преимущественную диффузию углерода относительно азота.Введение одного нитрида кремния обеспечивает преимущественную диффузию азота относительно углерода,15 Введение в расплав смеси карбида и нитрида кремния в любом соотношении между собой соответственно изменяет соотношение диффундирующих в обрабатываемый слой азота и углеро. да. Нитрид кремния является основным поставщиком азота.Ограниченность содержания в рас" плаве кремнийсодержащего вещества (0,05-0,95 вес.Ф) обуславливается несколькими причинами.Верхний предел (0,95 1 Ф) служит границей обуславливающей возможность образования осадков и большо го количества шлаков вследствие отсутствия фактора связанности значительной части расплава.Нижний предел при низких температурах расплава означает начало процесса нитроцементации (следы азота), а при высоких температурах расплава дает уже определенную концентрацию азота в обрабатываемом слое.Обеспечивается возможность регулирования соотношения концентрации азота и углерода в обрабатываемом слое. 12-188-11 Существует технологическая необходимость единовременной засыпки кремнийсодержащего вещества, мелкими порциями по 20-50 г для достижения требуемой концентрации азота и соотношения между собой азота и углерода в обрабатываемом слое, что зависит также и от температуры расплава в момент введения засыпки.Интенсивность процесса нитроцементации и концентрации азота либо соотношение между собой углерода и азота, участвующих в диффузии имеют обратную с температурой расплава взаимосвязь. При низких температурах расплава (780-800 С) приходится вво-, дить кремнийсодержащее вещество в 3 1002403 4Недостатки этого расплава следующие: выпадение большого количестваосадков, иногда по всему объему, чтоне только нарушает, но и часто полностью, прекращает процесс нитроцементации, образование корки шлаков,обуславливающее трудоемкость эксплуатации расплава, примерно постояннаяконцентрация азота в обрабатываемомслое (0,12-0,25), что не позволяет 16изменять последнюю для деталей различного назначения, низкая стабильность процесса нитроцементации, обус.ловленная образованием осадков и шлаков,Целью изобретения является создание состава расплава для нитроцементации, позволяющего расширить номенк.латуру обрабатываемых изделий засчет регулирования концентрации азо"та в обрабатываемом слое и уменьше"ния шлакообразования.Поставленная цель достигается тем,что в составе расплава для нитроцементации, содержащий углекислые и 25хлористые соли щелочных металлов иазотосодержащих соединений и кремнийсодержащее вещество, согласноизобретению компоненты расплава взяты в следующем соотношении, в вес.4:Хлористые соли ще-.лочных металловХлористый аммонийКремнийсодержащеевещество 0,05-0,95Углекислые солищелочных металлов ОстальноеВ качестве углекислых солей щелочных металлов состав расплава содержитсоли натрия или калия,40В качестве хлористых солей щелочных металлов состав расплава содер"жит соли натрия или калия.В качестве кремнийсодержащего вещества состав расплава содержит карбид или нитрид кремния, либо ихсмесь в любом соотношении.Применение углекислых и хлористым солей других щелочных металловвозможно, но не рекомендуется из-заих дефицитности дороговизны.Хлористый аммоний используют дляактивации процесса, раскисления расплава, что повышает его жидкотекучесть, поставки азота для диффузии,как вспомогательного источника. зфКремнийсодержащее вещество, содержащее углерод или азот, либо то идругое одновременно, является глав1002403 Вбольшом количестве, а при высоких температурах (980 С) на уровне около нижнего предела для получения одних и тех же интенсивности и концентрации азота и углерода.Процентное содержание кремнийсодержащего вещества точно отражает степень интенсивности йроцесса нитроцементации и концентрации азота в обрабатываемом слое, тогда как точность содержания прочих компонентов расплава влияет лишь на границы диапазона рабочих .температур. Рабочие температуры расплава лежат в пределах 780-980"С.П р и м е р. Для. процесса нитроцементации использовались двухэлектродные печи-ванны с принудительной циркуляцией расплава. Это обуславливается необходимостью недопущения перегрева обрабатываемых изделий, как это имеет место в трехфазных печах- ваннах, а также получением равномерного упрочненного слоя (по толщине),Кроме того, футеровка в таких печах-ваннах (с 25, с 45) заменяется тиглем из.жарокислотостойкой стали с окалиностойкостью на уровне верхнего предела рабочих температур расплава.Первичная загрузка ванны (тигля) производилась в следующем порядке.Сначала расплавляли углекислые соли щелочных металлов, например, Ма 2 СО, затем хлористые соли щелочных металлов, например, МаС 1 , после чего загружали азотосодержащие соединения, например, МН 4 С 1. После вывода расплава на рабочую температуру для обработки конкретного изделия, но меньше на 20 С, мелкопорционно вводили карбид.или нитрид кремния, либо их смесь в необходимой пропорции .до получения нужной интенсивности работы расплава. Затем поднимали температуру расплава на 20 С и окончательно регулировали его по концентрации азота и производили нитроцементацию. 4Контроль, концентрации азота производили химанализом стружки, сня-той на толщину упрочненного слоя.Полученные результаты сведеныв таблицу. Длительность обработки1 ч.Из данных таблицы следует, чтопрвдложенный состав расплава дпя нит.роцементации позволяет регулиро вать содержание азота в обрабатывае"мом слое.В предлагаемом составе расплавадля нитроцементации образование осад.ков не наблюдалось в течение всего 15 периода испытанийВ связи с отсутствием избытка шпа.кообраэующих компонентов, карбидови нитридов кремния, образование шпака имеет очистительный характер 20 по удалению попавших в расплав загрязнений с обрабатываемого инструмента и посторонних включений в используемых компонентах, которые легко удаляются один-два раза в смену, 25 В сравнении с известным предложен.ный состав расплава для нитроцементации имеет следующие преимущеСтва:удобен в эксплуатации, не образуетосадков, шлаки образуются в незначи тельном количестве и .легко удаляемы,за счет чего повышается производительность печей-ванн и снижаетсятрудоемкость их обслуживания.Применение предложенного состава 35расплава дпя нитроцементации сравни"тельно с известными позволяет дополнительно увеличить стойкость инст"румента и деталей оборудования в дваи более раз, что подтверждается актами испытаний опытных партий,Зкономический эффект от внедренияпредложенного состава расплава длянитроцементации в объеме народногохозяйства выражается в увеличениистойкости и равен примерно 1/3-1/2стоимости изготовления инструментаи быстроизнашиваемых деталей обору"дования.1002303 о Ю 3 и в 3" е а а с3 3 О е СофеЕ 3- Оа 3 О эхЯа 2 3о 3о 3- о о ф е 3- о о 1 ОХ 6 3заелфосахф 010о фехх 1ае аао3 ОРОЭМ ещ ле ха ЭхЕ 3 О о ах е о д ст фХ ЕЗЧ Э о е 1 ь-фо зс ко й ф о о а й э е к с С) 3 Л ОЭ Ю СО СР СО л СЪ СО з 3- е 3 Э о сч вл А м о. 3 э ег хх сГе е о 3 ХО1 - -Л.Ю Ъ .е х ае х й еео Ф й е е -зе оюх соа о аес з 36 о 1 е о сз х соо о з ц х х о з о е к:о з кСеомаз еасзое ооеоз ьоехво З оъ зео- фазееео ееразо ооое е оеоюфа о фл о М ф о , ф 4счЕфч.в(Фъо с. СЭ фФ ф.е 4 з: - е йс исоЧ ФвЭ е е Й З Ю ь ,т ф 4 с.ъ е е й й,.но. й.щМЪ С.,и ззд ое ееса,аос ее ое оз вазееземемехаосдухс ОЪ 4 Ъ Ф Ю в о сч в . в г о л в со ч о ф (ч о л ещ л л ещ юв л е еюО 00 Оъ О 0 О 00 4 е МЪ Ое Ое Ме Оеь Эо т в о о в й Л е ево Х Фй оо -к Х Г О МЪ сЧ сЧ Оь Ф Ю О Вссъоэ ЕЧ Юо к ое ао Ю в Ю о) ив с 4 ор И У ъ:0,05-0,95 1. Состав расплава для нитроцементации содержащий углекислые и хлористые соли щелочных металлов, хлористый аммоний и кремнийсодержащее вещество, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения номенклатуры обрабатываемых деталей путем регулирования концентрации азота в обрабатываемом слое и уменьшения алакообразования, компоненты расплава взяты в следующем соотноаении вес.Ф:.Хлористые соли щелочных металлов 12-18 Хлористый аммоний 8-11 КремнийсодержащеевеществоУглекислые солищелочных металлов . Остальное 2. Состав по и. 1, о т л и.ч а ю" щ и й с я тем, что в качестве угле- кислых солей щелочных металлов он содержит соли натрия.3. Состав по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, цто в качестве угле- кислых солей щелочных металлов он содержит соли калия. 184. Состав пои, 1, о т л и ц а ющ и й с я тем, цто в качестве хлористых солей щелочных металлов онсодержит соли натрия,5. Состав по и. 1, о т л и ц а ющ и й с я тем, цто в качестве хлористых солей щелочных металлов онсодержит соли калия,6. Состав по и. 1, о т л и ц а ю"10 щ и й с я тем, что в качестве кремнийсодержащего вещества он содержитнитрид кремния.7. Состав по и 1; о т л. и ч а ющ и й с я тем, цто в качестве крем"М нийсодержащего вещества он содержиткарбид кремния.8. Состав по и. 1, о т л и ц а ющ и й с я тем, что он содержитсмесь нитрида и карбида кремния в20 любом соотношении,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 312896, кл. С 23 С 9110, 1968,2. Иеталловедение и термическаяобработка стали. Справочник" ИГНТИЛЧ и ЦИ, 1962, т. 2, с. 1018,Составитель П. ЧиликинаРедактор Н. Коляда Техоед Т,фанта . Корректор.О, БилакЗаказ 1733711 Тираж 954 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий110 Д 5 Москва Вд Рариская наб. д; /Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,