Карбюризатор для газовой низкотемпературной нитроцементации стальных изделий

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Свез Советеки к

Сецввалиетнчеенмя

Рее ублнк

< )740863 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву(22)Заявлеио01.08.77 (2>) 2513545/22 02 е присоединением заявки .% (23) Приоритет

Опублнковано 15.06.80. Бюллетень № 22

Лата опубликования описания 20.06.80 (51 ) М. Кл.

С 23 C 11/16

Веудеретеапай кемятет

CCCP ао делам явебретеяяй и етерытяй (53 ) УД 621.785.

5 1.0 6 (088.8) (72) А вторы изобретения

А. Н. Тарасов и 3. А Боровкова (7I ) Заявитель (54) КАРБЮРИЗАТОР ДЛЯ ГАЗОВОЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ

HHTPOUENEHTAUHH СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к химико-термической обработке инструментальных и ,конструкционных сталей различных клас сов и касается жидких карбворизаторов на основе органических соединений для

5 газовой низкотемпературной нитроцементации при 500-650 С, проведение котоЮ рой желательно при обработке окончательного изготовленного реясущего и штамцового инструмента.

Известен карбюризатор на основе три-. этаноламина, содержапай воду и активизирующие добавки гидрата окиси аммония нитрнта натрия и алюминат&е вводи мых в триэтаноламин в виде насыщенных водных растворов (1), позволяющий получать с относительно высокой скоростью износостойкие слои с содержанием угле рода до 0.7% и азота до 0.20%Ф проч 20 связанные с основой, не склонные к выкрашиванию при динамических нагрузках, лишь при толщинах слоя, не превышвюших

0,06-0,08 мм.

Однако основной диапазон применения этого карбюризатора — 700-950 С, кого да процесс пиролиза атабилнзирован действием высокой температуры. В интервале же температур 560-600 С пиролиз триэтаноламина, несмотря, на введение кнслородсодержащих добавок, идет не столь полно, чтобы обеспечить стабильное количество окиси углерода в атмосфере печи являющейся основным источником углерода для диффузии.

Целью изобретения является интенсификация процесса насыщения, повышение износостойкости диффузионного слоя.

Поставленная цель достигается тем, что в известный карбюризатор, содержащий триэтаноламин и воду, дополнительно введены уксуснокислый аммоний, аммоний и никель азотнокислый при следующем соотношении компонентов, вес. : о

Уксуснокислый аммоний 2, 5-6,0

Азотнокислый аммоний 3,0-10,0

Азотнокислый никель 0,5-1,2

3 7408

Вода 1,0-12,0

Триэтаноламин Остальное.

Введение в триэтаноламин азотнокислого и уксуснокислого аммония снижает температуру, при которой происходит наиболее полное и быстрое разложение основного компонента триэтаноломина до 490500 С, а скорость и полнота пиролиза, Р определяемого по выходу активных газов, повышается на 30-80% по сравнению с 10 известным.

Каталитическое действие азотнокислого никеля проявляется. в процессе его термического разложения выше 500 С

-2 Na(NO@72 — э . 7 М1О - фйО - ОД 15 с образованием окиси никеля- одного иэ основных ускорителей образования окиси углерода, вследствие того, что теплота образования окиси никеля ве"ьма незначительна по сравнению с теплотой образования иных окислов и составляет лишь

58,3 кал/r моль. Кроме того, образующиеся частицы окиси никеля оказывают влияние на связывание водорода в молекулярную форму, .что предотвращает 25 возникновение повышенной хрупкости в поверхностном слое обрабатываемого инструмента. Карбюризатор готовят последовательным введением в чистый триэтаноламин насыщенных водных раст- 50 воров азотнокиспого аммония NH+ NO>, уксуснокислого аммония СН. CGONH4 и азотнокислого никеля Ni (NO>12 .Так азотнокислый аммоний приготовляли ра створением в воде при комнатной темпе» 55

perype 1780-1800 г/л .химически чистого МН4 МО, уксуснокислый аммоний вводили в виде содержащего 1400-.

1480 г/л водного раствора, азотнокислый никель в виде содержащего 2300- 40

2350 г/л водного раствора. Максимальное количество воды, вводимое с насыщенными водными растворами не превы- шало 12%.

Пример 1. Подвергают нитрс- 45 цементации при 570 С в течение 3 ч о в печи U-25 зенкера из стали Р9К5 имеющие после закалки и отпуска

НRC= 65,5. Состав карбюризатора, вес.%:

Уксус ный аммоний 60 50

Азотнокислый аммоний 10

Азотнокислый никель 1,2

Вода 7,5

Триэтаноламин Остальное.

Расход карбюризатора в первые 55

20 мин составляет 138 см /ч, а затем 156 см /ч. Охлаждают иа воздухе.

Скорость насыщения составляет 0,03 мм/ч

63 4 против 0,015 мм/ч в известном карбюризаторе. Получают слой глубиной 0,101 мм с микротвердостью И,@5 1007 кгс/мм, 2 в то время как при обработке в известном карбюриэаторе глубина слоя 0,056 мм.

Износостойкость слоя повысипась в

1,5 раза.

П р и м e р 2. Подвергают нитроцементации в печи Ц-25 режущий инструмент из стали Р 6М5 при 560 С в течение 4 ч. Расход карбюриэатора 145152 cM /ч в следующих составах, вес.%: и Щ

3,0 5,0 10рО

Формула изобретения

Карбюриэатор для газовой низкотемпературной нитроцементации стальных иэделий, содержащий триэтаноламин и воду, Уксуснокислый аммоний 2,5 3 0 6,0

АзотнокислЫЙ аммоний

Азотнокислый никель 05 08 12

Вода 1,0 7,5 12,0

Триэтаноламин Остальное Осталь-Остальное кое

По данным металдографического анализа глубина слоя была для 1 состава

0,13 мм, для It состава 0,11 мм, для ф состава 0,12 мм, а по данным химического послойного анализа — 0,21 мм, O 18 мм и 0 19 мм соответственно против 0,07-0,08 мм (по метаплографическому анализу) в известном карбюризаторе. При этом скорость насыщения слоя во всех составах была практически одинаковой — 0,04-0,05 мм/ч. Микротвер2 дость слоя составила Н, =980-1008кгс/мм дпя 1 состава, Н =931-976 кгс/мм

2 дпя gi состава, Н2в=956-999 кгс/мм

Я.

ДЛЯ Й1 состава Износостойкость слОЯ повысилась в 1,5-2 раза.

Предлагаемый карбюризатор обеспечивает повышение скорости образования слоя с оптимальным соотношением азота и углерода на инструменте в 1,5-1,7 раза, при этом износостойкость инструмента повышается в 1,4-2,0 раза. Слои не склонны к выкрашиванию при ударных нагрузках и при значительных толшинах

0,2-0,25 мм. Карбюризатор прост в приготовлении, не содержит дефицитных и токсичных компонентов, не образует сажистых смолистых соединений в .печах и системах отвода газообразных продуктов из печей.

740863

Азогнокислый никепь

Вода

Триэтанопам н

0,5-1,2

l,0-12,0

Остапьное.

Ь т л и ч а. ю w и и с я тем, что, с цепью интенсификации процесса насыщения s повышения износостойкости диффузионного слоя, он дополнительно содержит уксус нокислый аммоний, азотнокислый аммоний и азотнокислый несепь при следующем соотношении компоненгов, вес.Ъ

Уксусйокислый аммоний 2,5-6,0

Азотнокислый аммоний 3,0-10,0

5 Источники информации, привитые во внимание нри экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 524859, ss. С 23 С 9/16, 1й 1976Составитель Л. Бурпинова

Редактор Н. Аристова Техред М. Патио Корректор Г. Решетник

Заказ 3160/32 Тираж 1074 Подписное

UHHH ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Фялиап ППП «Патент, r. Ужгород, ул Проектная, 4