Способ химико-термической обработки

 

Изобретение относится к химико-термической обработке, а именно к азотированию деталей из конструкционных сталей, и может быть использовано в приборостроении, машиностроении. Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости и износостойкости и снижение деформации деталей. Изделия, предварительно фосфатированные, азотируют при 520-550°С, причем фосфатирование осуществляют в растворе следующего состава, г/л: окись магния 2,7-2,72,натрий кремнекислый 2,03-2,05, натрий фтористый 0,44-0,46; триполифосфат натрия 1,8-1,82; аммоний фосфорнокислый однозамещенный 2,71-2,73; аммоний лимонно-кислый 2-замещенный 0,44-0,46; аммоний фосфорно-кислый 3-замещенный 0.68-0,7; Фосфорная кислота (уд. вес 1,698 r/CM3J12,7-15 мл; вода до 1 л, при 76-80°С в течение 30-35 мин, а азотирование проводят в переменном магнитном поле напряженностью 130-200 Э в течение 2-4 ч в среде аммиака при степени диссоциации 40-50% с последующим охлаждением со скоростью 35-40°С/мин. Это позволяет повысить коррозионную стойкость, износостойкость и снизить деформацию деталей. 1 табл. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECFlII EJlVIK (я)5 С 23 С 8/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1,8 — 1,82

0,44 — 0,46 (21) 4657080/02 (22) 09.01.89 (46) 15.04.92. Бюл. N. 14 (72) В.Н.Букарев, B.Ì.Áåëîêîíü, С.М.Краснова и О,В.Кибальникова (53) 621.785.532(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N -926070,,кл. С 23 С 8/26, 1980. (54) СПОСОБ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ (57) Изобретение относится к химико-термической обработке, а именно к азотированию деталей из конструкционных сталей, и может быть использовано в приборостроении, машиностроении. Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости и износостойкасти и снижение деформации деталей, Изделия, предварительно фосфатированные, азотируют при 520 — 550 С, приИзобретение относится к химико-термической обработке, в частности к азотированию деталей из конструкционных сталей, и может быть использовано на предприятиях агрегато- и приборостроения, машиностроения и в других отраслях промышленности при изготовлении пар трения.

Цель изобретения — повышение коррозионной стойкости и износостойкости и снижение деформации деталей.

Способ химико-термической обработки включает азотирование при 520-5500С в среде аммиака и фосфатирование. Азотирование проводят после фосфатирования, причем фосфатирование осуществляют в растворе следующего состава, г/л:

Окись магния 2,7 — 2,72

Натрий кремнекислый 2,03 — 2,05

„„Ч2„„1726554 Al чем фосфатирование осуществляют в растворе следующего состава, г/л: окись магния 2,7-2,72натрий кремнекислый 2,03 — 2,05, натрий фтористый 0,44-0,46; триполифосфат натрия 1,8 — 1,82; аммоний фосфорнокислый однозамещенный 2,71 — 2,73; аммоний лимонно-кислый 2-замещенный

0,44-0,46; аммоний фосфорно-кислый 3-замещенный 0.68-0,7; фосфорная кислота (уд. вес 1,698 гlсм )12,7-15 мл; вода до 1 л, при

76 — 80 С в течение 30-35 мин, а азотирование проводят в переменном магнитном поле напряженностью 130-200 Э в течение

2 — 4 ч в среде аммиака при степени диссоциации 40 — 50 с последующим охлаждением со скоростью 35 — 40 С/мин, Это позволяет повысить коррозионную стойкость, износостойкость и снизить деформацию деталей.

1 табл.

Натрий фтористый 0,44 — 0,46

Три полифосфат натрия

Аммоний фосфорнокислый однозамещенный 2,71 — 2,73

Аммоний лимоннокислый двухзамещенный

Аммоний фосфорнокислый трехзамещенный 0,68 — 0,7

Фосфорная кислота плотностью 1,698 г/см 12,7 — 15,0 мл

Вода До1л при 76 — 80 С в течение 30 — 35 мин, а азотирование проводят в переменном магнитном

1726554

0,46 поле напряженностью 130 — 200 3 в течение

2 — 4 ч при степени диссоциации аммиака

40 — 50 с последующим охлаждением со скоростью 35 — 40 С/мин.

Применение предварительного фосфатирования позволяет интенсифицировать процесс азотирования. Применение раствора фосфатирования позволяет получить на конструкционных сталях мелкокристаллическую фосфатную пленку толщиной 1,3 — 5 мкм, которая позволяет получить азотированный слой большей глубины и коррозионную е-фазу, состоящую по данным рентгеноструктурного анализа из двойной я-фазы: я1- (8 — 9) Ма и е2 — (6 — 7) йа, причем

A =70, =30 . Наложение магнитного поля позволяет получить мелкодисперсные нитриды, которые при быстром охлаждении позволяют исключить хрупкость азотированного слоя при повышенных значениях твердости.

Пример. Проводили химико-термическую обработку ст.40ХН2МА. Улучшенные детали (закалка при 860 С с охлаждением в масле, отпуск при 620 — 640 С в течение 2 — 4 ч) с твердостью HRC>=32 — 36 и шероховатостью поверхности R 20-0 63 . мкм по

ГОСТ 2789-73 обезжиривали в органическом растворителе при Т = 20 — 22 С в течение 10-20 мин. Затем детали фосфатировали в растворе состава, г/л:

Окись магния 2,72

Натрий кремнекислый 2,05

Натрий фтористый 0,46

Триполифосфат натрия 1,82

Аммоний фосфорнокислый однозамещенный 2,73

Аммоний лимоннокислый двухзамещенный

Аммоний фосфорнокислый трехзамещенный 0,68

Фосфорная кислота (d = 1,698 г/смз) 12,7 мл/л

Вода До 1л при 80 С в течение 30 мин. После фосфатирования детали промывают в проточной воде при 20 С в течение 3 мин, затем производят сушку в электропечи при 135 C в течение 10 мин.

Фосфатированные детали загружают в контейнер электропечи для азотирования, Контейнер герметично закрывают и включают подачу аммиака. Контейнер с деталями загружают в предварительно прогретую до

2,03-2,05

0,44 — 0,46

0,68 — 0,7 рабочей температуры печь. При достижении температуры азотирования в контейнере включают соленоиды и устанавливают напряженность магнитного поля 150 Э и дис5 социацию аммиака 45, производят изотермическую выдержку 3 ч. По окончании изотермической выдержки контейнер погружают в холодильник и охлаждают детали со скоростью 35 С/мин, 10 В таблице приведены результаты исследований физико-механических свойств стали 40ХН2ЫА и ЗОХГСА, подвергнутых химико-термической обработке по предлагаемому и известному способам, 15 Согласно таблице упрочнение изделий, проведенных по предлагаемому способу, обеспечивает повышение коррозионной стойкости при испытаниях в камере морского тумана (ТУ 14-1-950-86) и износостойко20 сти, а также снижение деформации.

Формула изобретения

Способ химико-термической обработки преимущественно конструкционных сталей, включающий азотирование при 52025 550 С в среде аммиака и фосфатирование, отличающийся тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости и износостойкости и снижения деформации деталей, азотирование проводят после

30 фосфатирования, причем фосфатирование осуществляют в растворе следующего состава, г/л:

Окись магния 2,7 — 2,72

Натрий кремне35 кислый

Натрий фтористый

Триполифосфат натрия 1,8 — 1,82

Аммоний фосфорно40 кислый однозамещенный 2,71 — 2,73

Аммоний лимоннокислый двухзамещенный 0,44 — 0,46

45 Аммоний фосфорнокислый трехзамещенный

Фосфорная кислота плотностью

50 1,698 г/см 12,7 — 15,0 мл

Вода До1л при 76 — 80 С в течение 30-35 мин, а азотирование проводят в переменном магнитном поле напряженностью 130 — 200 Э в течение

55 2 — 4 ч при степени диссоциации аммиака

40 — 50 с последующим охлаждением со скоростью 35 — 40 С/мин.

1726554 эоаьй саста эотмроэанног слоя

Рекин Фооаатировання

Ремни аэотирования

Фиаико-неханмивские свойства талей после аэотироаания эрка тали

ТеипеРату" р, С

Состав ванин

Фосоатнрования, г/л

Вмдерика,нин

Степень диссоциация аьев3акв, 2

Ско рос охпа ден

aC/

Теьт3ерату ра, С

Вмдермка,мин

Глубина слоя, аа

Корроэиониая стойKOCT ° ° балл

Износ (мамина лиепе ра, 60 т), об/г

Ba(NOa) a 35

Хо(йот) 33

2a(H2PO4)230

500 О, S 0, 128 111

DXH2HA

10

520 50

520 О 35 О 102 233

ОХГСА

10

S20

6S7 0,35 . 0,096 1

30ХН2НА ИВ О 2,72 80

200 50

550

NO3SiO а х 9НСО 2,05

63-С (8-92И э)

Р,-ср. (7 "62ИУ) Иар 0,46

1,82

2,73

0,46

0,7

15 нп/л

0,32 0,0842 1 н

ЭОХГСА

200 . 50

550

4ОХНЗНА

914 Оь 15 О, 0928 1

Ng0

Нв35 30)к и 9НХО

ИвР

130 40

2,7 76

520 (7-8282)

/ -ср.

2,03

0,44

6aат1р.р-С

2 130 40 р

808 О 2 0061 1 а

3ОХГСА

520

857 0,22 0,0942 1

165 45

3ОХНгйд HgO 2 71 78

32

535 Э

На 3510(х х9Ч О, 2,04

NaP 0,45 (7-92иэ)

/ -ср.

Н"Рар. хОН30 1,81

ННЬИтроь 2,72

СаНКОтйа 0,45

Ик lgр- -С (NHa )a РОьх х ЭН10 0,64

НУРОь 13,65 нп/л

Вода до 1 л

ОХГСА

165 45

+0,012 8-С (7,5XNP) ! ,Г-ср.С

"34,6„.- р.с

535 3

737 0,2Ы 0,082 1

Составитель И.Дашкова

Техред М.Моргентал - Корректор M.Màêcèìèøèíåö

Редактор А.Огар

Заказ 1251 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Натрьоих х ОНЭО.

Иньйьроь

СаН,3 О,НУ (И)33) РО4х хЭН30

Н трое

Вода до 3

Иврс и х 6Н30 1,80

ИнайэРО, 2,83

С3Н O Na 0,44 (ИН ) Роьх хЗНО 0,68 ньРо„ 12,7 ип/л

Вода доl л

Напрякв 33 ность перемен ного магнитного поля, Э геонет римеких раэнероа, IW

+0,98 б -0,6(30282) / -с

КР,ВИ, О С

+0,74 Е(Ееэй)-112С

2 -с татар paa C

+0,0357 6 -С (двойная). ьО, 034 6 -С (10282) его.с (7XNa)

/ aO

Атцтиа

-0,003 g-ср.с

+0,003 С "С (7XNa)

7 -С мгртар-ю О С

+0,003 f -ср.

Ооэерхностная эвр дость, гс/ниэ