Состав электролита для нитроцементации стальных изделий в электролитной плазме
Изобретение относится к металлургии , в частности к химико-термической обработке, а именно к нитроцементации при нагреве в электролитной плазме, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения стальных изделий преимущественно из высокохромистых сталей. Цель - повышение износостойкости и качества диффузионного слоя за счет улучшения однородности и улучшение оптических характеристик. Состав содержит , мас.%: хлористый аммоний J1 - 12; азотнокислый аммоний 7 - 10; карбамид 40 - 45; синтамид-5 0,1 - 0,5 и вода - остальное В результате нитроцементации из предлагаемого состава повышается износостойкость в 2,3 - 3,3 раза, качество диффузионного слоя за счет улучшения его однородности, а также улучшаются оптические характеристики, 2табл0 i (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 С 23 С 8/26
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н AВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ по изоБРетениям и отнРытиям
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4638158/02 (22) 06.12.88 (46) 23.05.91. Бюи. Р 19 (72) А.Н.Тарасов, В.Н.Тарасов, О.В.Корыстина и 8).Г.Дмитриев (53) 621.785-51.06 (088 ° 8) (56) Игнатьков Д.А. и др. Пути повыше-. ния конструктивной прочности металлов и сплавов. Доклады Всесоюзной научнотехнической конференции в г.Вильнюсе, ч.III. — М.: НТО Машпром, 1982, с.202 (54) СОСТАВ ЭЛЕКТРОЛИТА ДЛЯ НИТРОЦЕМЕНТАЦИИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИИ В ЭЛЕКТРОЛИТНОИ ПЛАЗМЕ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термичес« кой обработке, а именно к нитроцементации при нагреве в электролитной
Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к нитроцементации при нагреве в электролитной плазме, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения стальных изделий преимущественно из высокохромистых сталей.
Цель изобретения — повьппение износостойкости и качества диффузионного слоя за счет улучшения однородности и улучшения оптических свойств.
В состав содержащий хлористый аммоний, азотнокислый аммоний и воду, дополнительно вводят карбамид и синтамид-5 при следующем соотношении компонентов, мас.X:
Хлористый аммоний
Азотнокислый аммоний
ÄÄSUÄÄ 1650767 А 1 плазме, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения стальных иэделий преиму- -" щественно из высокохромистых сталей.
Цель — повышение износостойкости и качества диффузионного слоя за счет улучшения однородности и улучшение оптических характеристик. Состав содержит, мас.Ж: хлористый аммоний .11 - 12; азотнокислый аммоний 7—
1О; карбамид 40 — 45; синтамид-5
О,1 — 0,5 и вода — остальное. В результате нитроцементации из предлагаемого состава повышается износоI стойкость в 2,3 — 3,3 раза, качество диффузионного слоя за счет улучшения
его однородности, а также улучшаются оптические характеристики. 2 табл.
Кар бамид 40 - 45
Синтамид-5 0,1-0,5
Вода Остальное
При этом синтамид-5 вводят в горя- Ж чий раствор непосредственно перед С химико-термической обработкой. 1Р
° в,)
Функциональное назначение вводи- фф ,мых компонентов. Карбамид NH 1650767 Синтамид-5 R-CONHCHgO(CHg CHg0) (Туб-02-640" 76) Н, неионогенный препарат, являющийся поверхностно-активным веществом и обладающим эмульгирующими свойствами. Улучшает чистоту обработки полированных поверхностей при на» греве в электролите, одновременно он поставщик атомарного углерода в плазменном разряде у поверхности деталей. Азотнокислый аммоний NH>NO (ГОСТ 8515-66) является поставщиком атомов азота в поверхность, хлористый аммоний NHyC1 (ГОСТ 4452-87) является ак- 15 тиватором процесса. Суммарное содержание концентрации двух углеродсодержащих компонентов в составе электролита повышается до 457 .при .этом повышается плотность, вяз- 20 кость электролита, сохраняется высокая электропроводность, улучшаются условия охлаждения деталей после окончания нагрева для нитроцементации и закалки, становится возможным про- 25 ведение мягкой закалки с промежуточными скоростями охлаждения. Приготовление электролита для eFo использования на установке химикотермической обработки УХТО-5М осу- 30 ществляют последовательным растворением в дистиллированной воде (ГОСТ 6709-72) хлористого аьпчония„ азотнокислого аммония, карбамида и синтамида-5. В табл.1 приведены свойства диффузионного слоя на легированной стали при обработке из предлагаемого состава по сравнению с обработкой из известного состава на установке 40 УХТ0-5М. Обрабатывают толканием микроклапанов диаметром 1,8 мм длиной 21,5мм из стали 20 х 13. Анализ данных табл.1 показывает, что износостойкость увеличивается в 2 3 — 2,5 раза, Это связано с тем, что в результате обработки на поверхности деталей образуется оксидный слой, который, по данным рентгеноструктурного анализа в К-y(,отфильтрованном хромовом излучении, состоит из окислов Ге О и ЕеО. Далее в слое содержатся (- Й -фазы. Диффу» зионный слой является однородным, что подтверждается стабильной глубиной, отсутствием разброса по твердости и стабильным -содержанием азота и углерода в поверхностном слое. При испытании состава с содержанием компонентов за пределами предлагаемых содержаний положительный эффект снижается. При концентрациях вьппе верхних значений повьппается вязкость при комнатной температуре, происходит прикипание электролита к поверхности деталей. Снижение количества добавок ниже нижнего предела вызывает образование трещин на высоколегированных сталях. В табл.2 представлены данные по улучшению оптических характеристик. Обрабатывают на установке УХТО-5 якоря магнитопроводов микроклапанов из стали 16Х-ВИ диаметром 14 мм, толщиной 2,1 мм. Осуществляют нагрев до 800 С, выдержка составляет 5 мин, плотность тока 1,1 А/см, напряжение 185В, ток 4-5А, охлаждение проводят в электролите. Измерение оптических коэффициентов степени черноты (А) и степени поглощения (Е) солнечной радиации на терморадиометре TPN и фотометре ФМ-65 по ОСТ 92-0909-69. Из табл.2 следует, что обработка изделий иэ предлагаемого состава по сравнению .с известным приводит к улучшению оптических характеристик. H p и м е р 1. Проводят нитроцементацию направляющих колонок прессформ литья под давлением алюминиевого сплава АЛ-2, изготовляемых из стали ЗХ2МФ. Нагрев проводят в электролите, содержащем, мас./: хлористый аммоний 11,5; азотнокислый аммоний 9,5; синтамид-5 0,1; карбамид 45,0; остальное — вода. Напряжение на электродах ванны 165В плотность тока О, 7 А/см, время выдержки 40 с. 2. Колонки предварительно термообрабатывают на твердость HRC =40-45 ед. З После обработки с охлаждением их межкритического интервала температур микротвердость поверхностного слоя составляет до Hp q =837-841, что на 170-180 ед. вьппе по сравнению с обработкой в известном составе. Чистота поверхности улучшилась на 2 кл. Не наблюдается неравномерной нитроцементации, исключено налипание и задиры колонок, износостойкость ко- . лонок повышается в 3,3 раза. Пример 2. Обрабатывают шпильки гладкие из стали ЗОХГСА на установке УХТО-5 в растворе, разогретом до 70 С, содержащем мас./: хлористый аммоний 12; азотнокислый аммоний 7; Хлористый аммоний Азотнокислый аммоний 11 — 12 7-10 40 — 45 0,1-0,5 Остальное. Кар бамид Синтамид-5 Вода Таблнца 0,52 0 48 o,so 0,60 0,50 0,29 41,9 О ° 1 Анодный 795 45,4 0,6 лронесс 778 32,5 0,5 на установке 786 37,2 0,3, Н<ТО-5 834 29,4 0,6 790 73,0 45 7>0 40,0 6,0 39,0 10>0 45 ° О 8,5 42>5 11,0 46 0 15,0 О,11 2,5 0>10 1,9 О,!О 2,3 0,09 2,4 0,08 2,0 О,O7 1,0» 21О 160 Пр едлага еиый 10,0 12,0 3.1» 5 13.0 12,О Известный u - 170 8 6 1 3-35 А 4 мнн> теилература 810 0> окл.в электролите Относительная износостойкость толкателей ннкрок1>аланов составляет 1750 ч. 5 165 синтамид 0, 1; карбамид 45; остальное— вода. При обработке в течение 5 мин при 870©C сформирован износостойкий слой повьппенной износостойкости и твердости. Улучшенная предварительной закалкой и высоким отпуском сердцевина также имеет повышенную ударную вязкость и прочность в пределах 1320 — 1370 МПа, При контактном трении при динамических нагрузках время эксплуатации шпилек повышается в 2,5 раза по сравнению с известным, улучшается чистота поверхности. Таким образом, в результате нитроцементации из предлагаемого состава износостойкость по сравнению с известным повышается в 2,3 — 3,3 раза, улучшается качество слоя за счет достижения более однородного поверхностного слоя, а также улучшаются оптические характеристики. 0767 6 Формула изобретения Состав электролита для нитроцементации стальных изделий в электролит5 ной плазме, преимущественно из высокохромистых сталей, содержащий хлористый аммоний, азотнокислый аммоний и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости и качества диффузионного слоя за счет улучшения однородности и улучшения оптических свойств, он дополнительно содержит карбамид и синтамид-5 при следующем соотйошении компонетов, мас>Х> t650767 Таблица 2 чистоты" хности по 2789-73 Оптические коэффициенты Состав электролита и режим обработки А E кмПредлагаемый Н С1 — 11% Н О вЂ” 7% Карбамид 40% Синтамид-5 0,3% Вода 41,7% 0 73 Л. 0,40 0 27 0,11 0 63 О, 125 0 73 0,27 0,52 0,15 0,63 0,32 Известный 1(. В числителе приведены значения до обработки, в знаменателе - после обработки в плазме. 4. V Составитель Н.Сункина Редактор Н.Тупица Техред А,Кравчук Корректор Т.Палий Заказ 1587 Тираж 572 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент"., г.ужгород, ул. Гагарина,101