Способ газовой цементации стальных изделий
А.С. Моисеева, В.А. Бойко, Г.Д. Жарков, В.
В.Т. Алексеенко, В.К. Адаяанова и М.У. Кра (72) Авторы изобретения
Краматорский научно-исследовательский и нр технологический институт машиностроения и
Краматорский машиностроительный завод им. В (71) Заявители (54) СПОСОБ ГАЗОВОЙ ЦЕМЕНТАЦИИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
Изобретение относится к машиностроению, в частности к химико-терми-. ческой обработке иэделий в газовой среде, Известен способ газовой цемента5 ции деталей, согласно которому газовый карбюриэатор. подают в зону насыщения непосредственно в процессе нагрева и выдержки при 800-!000 С (1 .
Основным недостатком этого способа является относительно низкая скорость процесса цементации из-за малой скорости диффузии углерода с поверхности в глубь металла и, вследствие этого низкая производительность цементапионных печей.
Известен также способ газовой цементации,. который включает нагрев и выдержку при 850-1000 С в газовой ато
20 мосфере.в присутствии твердого углерода в виде древесного угля, который помещают вместе с деталями в муфеле во внутреннем цилиндрическом экране(2):
Этот способ способствует ускорению процесса цементации н повышению равномерности диффузионного слоя.
Однако недостатком данного способа газовой цементации является недостаточно высокая скорость проникновения углерода с поверхности в глубь метал" ла, что приводит к пересыщению поверхности цементованного слоя углеродом (1,78X), образованию в нем
I сплошной карбидной сетки и преждевременного выхода деталей из.строя.
Цель изобретения " ускорение процесса насыщения.
Поставленная цель достигается тем, что нагрев и выдержку производят. в смеси твердого углерода и карбамида при следующем соотношении компонентов, вес.Х:
Твердый углерод 65-75
Карбамид 25-35
Для этого используют твердый углерод (древесный уголь) ГОСТ 4453-48 и карбамид (ЙН ) СО ГОСТ 6691-67.
1150 4 бамидом. Печь герметически закрывают, подают природный гаэ в количестве
2,0 л/ч для создания безокислительной атмосферы в печи и выдерживают при температуре цементации 5-40 ч в зависимости от толщины слоя при расходе газа 3,3 л/ч.. В печи создают давление 25-30 мм вод.ст.,Прекращают подачу газа, и выгружают детали с
1О образцами-свидетелями на воздух.
Пример. Печь Ц60А нагревают до 930 С. В корзины вместе с деталяо ми и образцами-свидетелями из ста-. ли 20ХНЗА, )8Х2Н4ВА помещают смесь твердого углерода с карбамидом и загружают в печь. Смесь твердого углерода с карбамидом в пяти составах и известный состав вводят поочередно.
Содержание компонентов приведены в таблице, вес.%.
Состав
Компоненты
t I ((Известный
2 3 4 . 5
100
65
70
Твердый углерод
Карбамид
40
30
Толщина цементованного слоя, мм
1,8
1,8
1,5
1,75
1,55
1 65
Нет Есть
Карбидная сетка
Нет
Есть
Есть
Нет
После загрузки корзин в печь
20 мин подают природный газ в количестве 2,1 л/мин для удаления воздуза с целью создания безокислительной атмосферы. По достижении рабочей температуры подачу газа увеличивают до
3,3 л/ч и выдерживают садку 6 ч. Давление в печи поддерживали
25 мм вод.ст. После окончания выдерж- 45 ки подачу газа отключают, выгружают корзины с деталями и образцами-свидетелями и охлаждают их до комнатной температуры.
Как показывают металлографические исследования, цементация с известным составом обеспечивает получение диффузионного слоя 1,5 мм, при этом слой содержит сплошную карбидную сет- . ку. Цементация с применением предла- .я гаемого состава 1 обеспечивает диффузионный слой 1,55 мм, при этом в нем образуется карбидная сетка. При
Карбамид вводится для ускорения диффузии углерода с поверхности в . глубь металла.
При нагреве карбамид разлагается с выделением атомарных элементов. Выделившийся атомарный азот, диффундирует в сталь с углеродом, увеличивает активность газовой среды, обеспечивает получение большой переходной зоны. В результате получается цементованный слой более требуемой глубины с оптимальным содержанием углерода и за более короткое время, чем при известном способе цементации.
Предлагаемый способ химико-термической обработки изделий осуществляют следующим образом.
Нагревают печь до 850-1000 С и зао гружают детали и образцы — свидетели совместно с- твердым углеродом и кар цементации с предлагаемыми активаторами 1, 2, 3, 4 карбидная сетка отсутствует и толщина диффузионного слоя возрастает до 1,8 мм, Цементация с предлагаемым активатором состава-5 приводит к появлению сплошной карбидной сетки. Оптимальное содержание карбамида в предлагаемом активаторе 2535Х. Снижение содержания карбамида в активаторе нище 25Х приводит к уыеньшению глубины диффузионного слоя. По- вышение карбамида свыше 35% приводит к пересьпцению стали углеродом и обра зованию разорванной карбидной сетки, что снижает качество цементованного слоя деталей.
При введении карбамида вместе с твердым углеродом ускоряется процесс насьпцения, что способствует сокращению времени выдержки при газовой цементации на 30%, за счет чего повышается производительность цементационСоставитель Л. Бурлинова
Редактор И. Митровка Техред С. Мигунова Корректор Г. Назарова
Тирах 1051 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
)13035, Москва, %-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 9877/44
Филиал ППП "Патент", r. Ушгород, ул. Проектная, 4
5 88))50 6 ных печей, сокращается расход топлива целью ускорения процесса насыщения, и газового карбюризатора на единицу нагрев и выдеркку производят в смеси изделия. Повышается качество диффу- твердого углерода и карбамида при зионного слоя, что обеспечивает зна- следующем соотношении компонентов, чительное увеличение срока слушбы вес.X: ответственных деталей. Твердый углерод 65-75
Еарбамид 25-35
Формула изобретения Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
Способ газовой цементации стальных ie ).Райцесс В.Б ). Технология химикоиэделий, включающий нагрев до темпе- термической обработки на машиностроиратуры насыщения в природном газе в тельных заводах. "Машиностроение", присутствии твердого углерода и вы- )965, с. 64. деркку при этой температуре, о т- 2. Авторское свидетельство СССР л и ч а ю шийся тем, что, с )3 В 568681, кл. С 23 С 11-12, )976.
