Карбюризатор для газовой нитроцементации

Авторы патента:

C23C9/16 - Покрытие металлических материалов; покрытие других материалов металлическим материалом (металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной металлизацией D06Q 1/04); химическая обработка поверхности; диффузионная обработка металлического материала; способы покрытия вакуумным испарением, распылением, ионным внедрением или химическим осаждением паров вообще (для специфических целей см. соответствующие классы, например для производства резисторов H01C 17/06); способы предотвращения коррозии металлического материала, образования накипи или корок вообще (обработка металлических поверхностей или покрытие металлов электролитическим способом или способом электрофореза C25D,C25F)

@тттедщетвнв. М6» ;

О П И С A H N Е (»> 524859

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-вувЂ” (22) Заявлено 11.11.74 (21) 2074382,/01 и (51) М. Кл.

С 23 С 97Т73 с присоединением заявки № (Qc) Г1риори ge-, (43) От убликовано15.08.76,Бюллетень № 30 ((4Ü) Дата опубликования описания 16.11.76

Гасударственный камитет

Саватв Миивстрав СССР аа делаи нэааретеннй и атнрытнй (53) УДК 621.785.

533 (088.8) (72) втор изобретения

А. Н.,арасов (71) Заявитель (54, КАРВЮРИЗАТОР ДЛЯ ГАЗС ВОЙ НИТРОЦЕ14Е1-.ТАЦИИ

Изобретение относится к химико-термической обработке, в частности, к процессу нитроцементации.

Для нитроцементации конструкционныхсталей из известных жидких карбюризаторов ши- g рокое применение нашел триэтаколамин Добавка воды и спирта в триэтаноламин гозволяет использовать его также и для низкотемпературной нитроцементации инструментальных сталей. 10

Триэтаноламин чистый обычно используето ся при температурах обработки выше 860 С, так как при меньших температурах происходит большее сажеобразование и выделение смол, препятствующих науглероживанию по- 15 верхности. Триэтаноламин обеспечивает невысокую скорость процесса насыщения (0,10о

0,12 мм/ч при температуре до 920 С), не позволяет регулировать углеродный потенциал из-за нестабильности атмосферы печи. 20

Триэтаноламин малоэффективен при обработке трудноцементируемых сталей 1Х17Н2, 2Х13, ЗХ13 и инструментальных быстрорежущих сталей. Кроме того, триэтаноламин образует в системе подачи в печь шлакообразныепроб-25

2 ки. Введение в триэтаноламин воды и спирта приводит к активному окислению сталей пои o нитроцементапии выше 900 С и не позволяет вести карбидизацик.

Наиболее близким в предложенному является карбюризатср, состоящий.из триэтаноламина с добаькой водно о раствора карбамида, менее склонный к саже и смолообразованию. Этот карбюризатор позволяет проводить о нитроцементацию преимущественно до 560 С, обеспечивает также. невысокую скорость нао сыщения. В интервале температур 860-940 С

)карбюриэатор приводит к сильному окислению поверхности конструкционных и обезуг лероживанию инструментальных сталей из-за высокого содержания в нем воды и, какследствие, водорода и углекислого газа в атмосфере печи. Карбюризатор не позволяет вести газовую карбидизацию высокохромистых и высоколегированных сталей, например X l 7 Н2, 1Х13, 2Х13, а нитроцементация этих сталей идет со скоростью не более 0,05о

0,06 мм/ч при 920-940 С, обеспечивая насыщение углеродом не более 0,95-1,15%.

Также невозможно автоматическое регулиро524859 печи стабильную в течение всего процесса обработки атмосферу, обеспечивающую равномерное насыщение поверхности стали.

Карбюризатор был испытан в лабораторных и производственных условиях в печах Il-25 и U-75 при различных режимах: низкотемпео ратурной нитроцементации при 560 С, нитроо цементации при 860 С и карбидизации при о

940 С на различных сталях. Чистый триэта g ноламин заливали в бачок цементационной печи, затем в него последовательно добавляли

22-24%-ный раствор нашатырного спирта ЦН ОН,, 44-45%-ный раствор в воде нитрита натрия NaNQ и алюминат натд рия Йо.AE 02. Последний вводили через

5-7 мин после его приготовления путемрастворения алюминиевой пудры в 30%-номрастворе едкого натрия, взятых из расчета 1 г пудры на 20 мл раствора. Количество ввещ денных активизирующих растворов брали таким, что общее содержание воды в карбюри заторе не превышало 8%. Через систему подачи вЂ” плунжерный насос и капельницувЂ” карбюризатор подавали в печь. Расход его

25 изменяли в зависимости от температуры, величины садки деталей и обрабатываемых сталей. Он составлял 40-120 кап. /мин и увеличивался по 20 кап/мин.

Пример 1.

30 Подвергали нитроцементации при 550о

560 С дисковые резцы и метчики из стали

Р6М5 в течение 60,90 и 240 мин, в печи

Б-25. Состав карбюризатора (вес.%)

ЙН ОН вЂ” 0,50

35 КайО 0,45

ИаД10 вЂ” 0,20

НО (С НЕОН) К- остальное

Расход карбюризатора вЂ” 40 кац/мин. Ско40 рость насыщения составила вЂ” 0,05 мм/ч против 0,03 мм/ч при обработке в известнсм карбюризаторе. Характеристики голученных слоев приведены в табл. 1. При испытании дисковых резцов износостойкость их при обработке стали ЗОХГСА сб =.ЖОкйс4ем возросла в 1,2 раза по сравнению с инструментом, обработанном в известном карбюризаторе.

КН,ОН 020

МаМО 0 25

Иа 110 вЂ” 0,10

Н 0 (С Н ОН) Я -остальное нание процесса по одному из образующихся компонентов атмосферы Содержание азота в слое не превышает 0,05%, слой неравномерен по поверхности. Карбамид, являясь поставщиком аммиака и углекислого газа в образующуюся атмосферу, не обладает каталитическим действием, ускорякнцим процесс диффузии углерода и азота в сталь при 560о о

950 С. При 550-560 С он может лишь спо собствовать повышению содержания азота в тончайшем поверхностном слое, например, ре жущих кромках инструмента.

Целью настоящего изобретения является ускорение процесса нитроцементации и улучшение качества обработанной поверхности.

Предложенный карбюризатор отличается от известного тем, что в триэтаноламин введены насыщенный водный раствор аммиака (гидрат окиси аммония), нитрит и алюминат натрия при следующем соотношении компонен тов (в вес.%):

Гидрат окиси аммония 0,20-0,50

Нитрит натрия О, 25-0,45

Алюминат натрия 0,10-0,20

Вода 2, 6-8,00

Триэтаноламин Остальное

Алюминат натрия готовится путем раство рения алюминиевой пудры в 30%-ном раство ре едкого натрия, взятых из расчета 1 r пудры на 20 мл раствора.

Введение в триэтаноламин насыщенных водных растворов аммиака, нитрита и алюми ната натрия существенно изменяет характер пиролиза карбюризатора в разогретой печи.

Так, нашатырный спирт увеличивает, особенно при температурах до 900 С, долю атомарного азота способного диффундировать в поверхностный слой стали. Нитрит и алюмииат натрия, обладая каталитическим дейст вием, увеличивают количество СО и СН в атмосфере печи, т.е. растет количество атомарного углерода, который в присутствии азота диффундирует более активно, растет скорость насыщения стали при равных температурах обработки. Вода, поступающая с насыщенными растворами вводимых веществ, способствует более полному пиролизу карбюризатора, уменьшает образование сажи и шлаков, особенно при низких температурах, щ однако содержание воды в карбюризаторе не превышает 8%, что предотвращает обезуглероживание и внутреннее окисление повеохности деталей при высоких (6onee 900 С) температурах обработки. Обеспечивается 55 возможность регулирования углеродным потенциалом атмосферы печи путем изменения расхода карбюризатора, количества добавок и вводимой с ними воды при каждой выбранной температуре, что позволяет создать в 60

Пример 2. Нитроцементировали при о

860 С в- печи U-25 шестерни из стали 20Х.

Время обработки вЂ” 4,5 часа, расход карбк» ризатора вЂ” 60 кап/мин. Состав карбюризатора (вес.%):

950 С, что позволяет использовать его для о обработки сталей различных классов. Карбюризатор не содержит дефицитных компонентов, дешев и прост в приготовлении в производственных условиях, исключает частую очистку муфеля печи от шлаковых отложений и улучшает условия труда.

524859

Нитроцементированные детали имеют высокую контактную прочность и износостойкость. Характеристики слоев приведены в табл. 2.

Предлагаемый карбюризатор по сравнению с известным обеспечивает возможность проведения низкотемпературной нитроцементации о при 550-600 С, нитроцементации при 900524859

О 1

О л 1 л

G C

О и

О лч

О о

СЧ л

CO о

О л

С4

f»

СО о

СЧ

О >

О и о

О с4

С4

СЧ !

ГСОЩ

О Ф

СО

ГО

С0

О (О

Й и ф

8 о

5 а

lg а

Н ,о и

Л,д

<6 и

1 о

tf (U а

v и о

Щ (д к ."., XI2 С0 ж

Ф Ы о и ж

М; Х д 2в ® а

0 0

oа о .

М м в м й

0mà

М » Of

Ж » G)

»и

gag

Ы ф р) х

Q C4

Л д ,о о

Ц с

Ж д Я

lyl Ж (. и

0 Z off

I ао

gOe O р» о о

2etm

Э 0

<р иО а О О

Хо. С „"G о Pq

1,, G д

\ о

t-4 о

Л а

Э о а

И ., 1

6 и о о д и и, о »

G Л

ОО

OG 3

-" М о О

- Л

pNO NO

G G

I ь| о о е Ф

d м м о о сИ

О CO о (5 м

_#_

4. и о

)» 0) 524859

Таблица 2

Характеристики поверхностных слоев, полученных в печи U-25 при нитроцементации различных сталей в предлагаемом карбюризаторе

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 25 нат натрия при следующем соотношении компонентов (в весЛ):

Составитель В. Хецернова

Техред И. Ковач Корректор С. БолдижаР

Редактор Л. Корсун

Заказ 5099/567 Тираж 1068 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4Карбюризатор для газовой нитроцементаии на основе триэтаноламина, содержащий оду,отличающийся тем,что,с елью ускорения процесса и повышения ка- 30 ества нитроцементированного слоя в него ,вед ены гидрат окиси аммония, нитрит и алюмиГидрат окиси аммония

Нитрит натрия

Алюминат натрия

Вода

Триэтаноламин

0,20-0,50

0,25-0,45

0,10-0,20

2, 60-8,00 остальное.