BG3469U1

BG3469U1 - Състав на прахова среда за азотиране на стомани

Info

Publication number: BG3469U1
Application number: BG4596U
Authority: BG
Inventors: Олег Атанасов; Стефанов Атанасов Олег; Димитър Кръстев; Марков Кръстев Димитър; Боян Йорданов; Илиев Йорданов Боян
Original assignee: Илиев Йорданов Боян; Марков Кръстев Димитър; Стефанов Атанасов Олег
Priority date: 2019-11-21
Filing date: 2019-11-21
Publication date: 2020-02-17

Abstract

Полезният модел се отнася до състав на прахова среда за химико-термично обработване на метали, по-конкретно за азотиране на стомани в твърда среда и намира приложение в металургията и машиностроенето за повърхностно модифициране на детайли и изделия, в това число такива, работещи в условия на износване и корозия. Създадената прахова среда за азотиране на стомани включва азотосъдържащ агент и активатор, като азотосъдържащият агент е надробен азотиран метален манган със съдържание на азот над 7% и едрина под 0,4 mm, а активаторът е амониев хлорид с едрина под 0,2 mm, а съотношението на компонентите в тегловни проценти е азотосъдаржащ агент – от 95 до 98, активатор – от 2 до 5.

Description

Област на техниката

Полезният модел се отнася до състав на прахова среда за химико-термично обработване на метали, по-конкретно за азотиране на нелегирани и легирани стомани в твърда среда и намира приложение в металургията и машиностроенето за повърхностно модифициране на детайли и изделия, в това число такива, работещи в условия на износване и корозия.

Предшестващо състояние на техниката

Азотирането е част от химико-термичната обработка на метали и сплави и представлява повърхностно дифузионно насищане е азот е цел получаване на азотиран слой, което повишава твърдостта, якостта, износоустойчивостта и корозионната устойчивост на повърхността на обработваните метални детайли.

Азотиране на стомани се извършва в различни азотосъдържащи среди - газова, течна, твърда или в плазма, в температурен диапазон 400-1000°С в зависимост от метода и средата.

Газовата среда е най-често използвана при азотиране на стомани. Това е среда от амоняк, който при температурите на процеса дисоциира е отделяне на активен азот. Активният азот се адсорбира на повърхността на стоманата и дифундира в дълбочина, при което се получава азотиран слой е определени характеристики в зависимост от параметрите на процеса. Основен недостатък на тази среда е нейната висока токсичност и необходимостта от специализирано оборудване за регулиране на параметрите й. Това оскъпява процеса и увеличава себестойността на обработваните детайли.

Азотирането в плазма е високотехнологичен процес, който се извършва във вакуумни пещи, в които среда от азот и водород или амоняк се йонизира в тлеещ разряд на повърхността на обработваните детайли. Азотирането в плазма изисква сложно и скъпоструващо оборудване, което прави процеса скъп и неефективен при дребносерийно производство.

Като течна среда за азотиране на стомани се използва стопилка на соли, съдържащи цианиди и цианати, които са силно токсични.

Като твърда среда за азотиране на стомани се използват състави, съдържащи неорганични и органични азотосъдържащи съединения, които отделят активен азот при загряване до температурите на провеждане на процеса. Азотирането на стомани в твърда среда е технологично по- достъпно и не изисква специализирано оборудване, но известните твърди среди за азотиране не могат да осигурят равномерно разпределение на азота в средата и не могат да поддържат необходимата насищаща способност в продължителен период от време, което води до неравномерност на азотирания слой, а оттам и до намаляване качеството на детайлите.

В US 4119444 е разкрита твърда среда за азотиране на стомани, състояща се от вермикулит, предварително напоен е воден разтвор на карбамид и след това изсушен. При опаковане на детайлите в контейнери част от вермикулита се натрошава, и тъй като карбамидът е само върху повърхността на вермикулита, това води до неравномерно разпределение на азота в обогатяващата среда. Освен това тази твърда среда за азотиране на стомани се изтощава бързо, което прави неефективно използването й при процеси на азотиране е продължителност над 8 h.

В CN 103045992 (А) е разкрит състав на твърда среда за азотиране на стомани, която включва в тегловни процента следните компоненти: 35 % карбамид, 5 % амониев бикарбонат, 10 % дървени въглища е едрина над 0,15 шш и 50 % графит. Карбамидът е азотосъдържащият компонент, амониевият бикарбонат е активатор, дървените въглища са абсорбиращ кислорода компонент и графитът е пълнител. Дървените въглища изпълняват ролята на кислородопоглъщащ агент и освен това заедно е графита намаляват полепването на сместа по повърхността на детайлите. Тази среда обаче не може да осигури висока насищаща способност в продължителен период от време, което я прави неподходяща за процеси на азотиране е голяма продължителност. При температурите на процеса карбамидът преминава в стопено състояние, което затруднява равномерното му разпределение в средата и води до неравномерно азотиране на повърхността на детайлите. Ниското относително тегло на графита и дървените въглища и високият относителен дял в средата и ниското им относително тегло водят до силно запрашаване на въздуха в работното помещение и създават нездравословна работна среда.

5719 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 03.1/16.03.2020

Техническа същност на полезния модел

Задача на полезния модел е да създаде състав на твърда среда за азотиране на стомани, която да осигурява продължителна висока насищаща способност и равномерно разпределение на азотиращия агент, да не полепва по детайлите, да не е силно токсична и използването й да не води до прекомерно запрашаване на въздуха в работното помещение. Друга задача на полезния модел е да създаде среда за азотиране, която да е е ниска себестойност и използването й да не изисква специализирано оборудване, за да се намалят разходите за азотиране и процесът да бъде ефективен и при обработка на единични или малки серии е различен размер и конфигурация.

Задачата се решава като се създава състав на прахова среда за азотиране на стомани, която съдържа в тегловни проценти от 95 до 98 % надробен азотиран метален манган със съдържание на азот над 7 % и едрина под 0,4 шш и от 2 до 5 % амониев хлорид (NH₄C1) е едрина под 0,2 шш, който изпълнява ролята на активатор.

Предимства на състава за прахова среда за азотиране на стомани съгласно полезния модел са, че има висока насищаща способност при процеси на азотиране е голяма продължителност, осигурява равномерно разпределение на азотиращия компонент в средата, не се наблюдава затопяване и полепване на праховата среда по повърхността на обработваните детайли, не е силно токсична и използването й не води до прекомерно запрашаване на въздуха в работното помещение и не създава нездравословна работна среда, използването й не изисква сложно и скъпоструващо оборудване. Друго предимство на праховата среда, съгласно полезния модел, е възможността азотосъдържащият компонент да бъде използван многократно, тъй като отработената среда представлява деазотиран до определена степен надробен метален манган, който може да бъде подложен на последващо азотиране и след това отново да бъде използван в състава на праховата среда за азотиране на стомани. Това намалява разходите за азотиране на стомани, което прави тази прахова среда особено подходяща за малки машиностроителни предприятия, които произвеждат единични или малки серии и нестандартни детайли.

Примери за изпълнение на полезния модел

Полезният модел се илюстрира е няколко примерни изпълнения на състави (в тегловни проценти): Състав 1 % надробен азотиран електролитен манган със съдържание на 7,65 % азот и едрина под 0,4 шш, и 2 % амониев хлорид е едрина под 0,2 шш.

Състав 2 % надробен азотиран електролитен манган със съдържание на 7,16 % азот и едрина под 0,4 шш, и 5 % амониев хлорид е едрина под 0,2 шш.

Предварително смлените до необходимата едрина компоненти се смесват и хомогенизират, след което средата е готова за използване.

Използване на полезния модел

Детайлите се поставят в стоманени контейнери е подходящи размери и се опаковат е предварително добре хомогенизираната прахова среда, която ги обгръща плътно от всички страни. След това контейнерите се затварят херметично и се нагряват в пещ до температура в интервала 530°-700°С в продължение на 10 до 90 h в зависимост от желаните характеристики на азотирания слой. След приключване на процеса детайлите се изваждат от контейнерите, а отработената среда, представляваща деазотиран до определена степен надробен метален манган, може да бъде подложена на последващо азотиране, след което отново да бъде използвана като азотосъдържащ компонент в праховата среда за азотиране на стомани, съгласно полезния модел.

При азотиране на детайли от стомана 45 е прахова среда за азотиране, съгласно състав 1 при температура от 580°С в продължение на 20 h, е получен нитриден слой е дълбочина 3-4 рш.

При азотиране на детайли от стомана S235 е прахова среда за азотиране, съгласно състав 2 при температура от 700°С в продължение на 90 h, е получен нитриден слой е дълбочина 8-10 μηι.

Claims

5720 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 03.1/16.03.2020 Претенции

1. Състав на прахова смес за азотиране на стомани, включваща азотосъдържащ агент и активатор, характеризиращ се е това, че азотосъдържащият агент е надробен азотиран метален манган със съдържание на азот над 7% и едрина под 0,4 mm, а активаторът е амониев хлорид с едрина под 0,2 mm, като съотношението на компонентите в тегловни проценти е: азотосъдържащ агент - от 95 до 98, активатор - от 2 до 5.