CS336091A3 - Process of nitriding steel workpieces under pressure - Google Patents

Process of nitriding steel workpieces under pressure Download PDF

Info

Publication number
CS336091A3
CS336091A3 CS913360A CS336091A CS336091A3 CS 336091 A3 CS336091 A3 CS 336091A3 CS 913360 A CS913360 A CS 913360A CS 336091 A CS336091 A CS 336091A CS 336091 A3 CS336091 A3 CS 336091A3
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
nitriding
ammonia
nitrogen
steel workpieces
volume
Prior art date
Application number
CS913360A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Friedrich Dr Preisser
Rudolf Dr Seif
Original Assignee
Degussa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Degussa filed Critical Degussa
Publication of CS336091A3 publication Critical patent/CS336091A3/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/24Nitriding
    • C23C8/26Nitriding of ferrous surfaces

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Description

Μ 60-fyΜ 60-fy

Způsob nitridování ocelových obrobků ρόα rxaseju tMethod of nitriding steel workpieces ρόα rxaseju t

Oblast techniky o CT)CT Technique

‘ /‘/

Vynález se týká způsobu nitridování ocelových obrobků vplynné atmosféře obsahující atomární dusík při teplotách nad425°C a tlacích nad 0,2 MPa.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a process for nitriding steel workpieces with an atomic nitrogen containing atmosphere at temperatures above 400 ° C and pressures above 0.2 MPa.

Dosavadní stav technikyBackground Art

Podle současného stavu techniky se nitridační vrstvy naobrobcích z legovaných ocelí vytvářejí v solné lázni, nitrido-váním plynem nebo plazmovým nitridováním. Tyto vrstvy zlepšujíodolnost proti korozi, odolnost proti oděru a cyklickou pevnost.Sestávají zpravidla z tzv. sloučeninové vrstvy o tloušťce něko-lika /um nad dusíkovou difuzní vrstvou, které vznikají výše uve-denými postupy řádově během sta hodin. V posledních letech zaznamenalo zvlášt velký růst plynovénitridování, při kterém se ocelové díly zahřívají v atmosféřeplynů odštěpujících dusík, přednostně ve čpavkové atmosféře. Z US-PS 2,779,697 je znám způsob nitridování oceli v plyn-ném čpavku pod tlakem.According to the state of the art, nitriding layers of alloyed steel workpieces are formed in a salt bath, by nitriding with gas or by plasma nitriding. These layers improve corrosion resistance, abrasion resistance and cyclic strength. They generally consist of a so-called few-µm thick layer above the nitrogen diffusion layer, which is produced in the order of hundreds of hours above. In recent years there has been a particularly large increase in gas-nitriding, in which steel parts are heated in nitrogen-splitting atmospheres, preferably in an ammonia atmosphere. U.S. Pat. No. 2,779,697 discloses a method for nitriding steel in pressurized ammonia gas.

Tlaková nádoba se přitom plní určitým množstvím čpavku aohřeje se na teplotu 425 až 640°C, čímž vzroste tlak čpavkuv tlakové nádobě na několik desetin MPa. Přitom se získají nitri-dové vrstvy od 20 do 40/Um v průběhu asi 15 hodin, v závislostina množství čpavku, na tlaku a teplotě. Tento postup se všaknemohl v praxi prosadit. Úkolem tohoto vynálezu je tedy vyvinout způsob nitridováníocelových obrobků v plynné atmosféře obsahující atomární dusík při teplotách nad 425°C a tlacích nad 0,2 MPa, při němž se mohouv během krátké doby vyrábět neporézní sloučeninové vrstvy o tloušt·ce až 50/Um na nelegovaných i legovaných ocelích bez zvláštnípředchozí úpravy-In this case, the pressure vessel is filled with some ammonia and heated to 425 to 640 ° C, thereby increasing the ammonia pressure in the pressure vessel to several tenths of MPa. In this process, nitride layers of from 20 to 40 [mu] m are obtained over about 15 hours, depending on the amount of ammonia, pressure and temperature. However, this practice could not be enforced in practice. SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a process for nitriding steel workpieces in a gaseous atmosphere comprising atomic nitrogen at temperatures above 425 ° C and pressures above 0.2 MPa at which up to 50 µm non-porous compound layers can be produced on unalloyed materials. alloyed steels without special pre-treatment-

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Tento úkol je podle vynálezu řešen tím, že plynná atmosfé-ra sestává z 5 až 95 % objemových čpavku a 95 až 5 % objemovýchmolekulárního dusíku a že nitridování probíhá při konstantnímtlaku.This object is achieved according to the invention in that the gaseous atmosphere consists of 5 to 95% by volume of ammonia and 95 to 5% by volume of molecular nitrogen and that the nitriding takes place at constant pressure.

Jako plyn poskytující atomární dusík se používá čpavku,který při vyšších teplotách disociuje na vodík a dusík. Použitíčistého čpavku bez příměsi molekulárního dusíku vede k jednoznačně horším nitridačním vrstvám. Během 4 až 5 hodin se získajínitridové vrstvy o tlouštce až 50/Um.Ammonia is used as the atomic nitrogen-providing gas, which dissociates to hydrogen and nitrogen at higher temperatures. The use of pure ammonia without the addition of molecular nitrogen leads to clearly worse nitriding layers. Over 4 to 5 hours, nitride layers of up to 50 µm are obtained.

Tyto sloučeninové vrstvy jsou téměř bez pórů. Poměr Y'- kε-fázi je nastavitelný provozními parametry a dosahuje v nejpří-znivějším případě 100 % γ-fáze. Austenické ocele a ocele s vy-sokým obsahem chrómu mohou být nitridovány bez předchozí chemic-ké úpravy. Tento postup je vhodný k úpravě obrobků bez jejichgeometrického omezení a v libovolném počtu. Počet je určen jen'velikostí pece, která je k dispozici. Komorovou pec je obvyklemožno při vnitřním absolutním tlaku 0,2 až 10 MPa vyhřát až na1 200°C. Provozní parametry, teplota, čas, absolutní tlak a par-ciální tlak plynu odštěpujícího dusík, mohou být nastaveny tak,aby vznikly optimální provozní podmínky pro každý obrobek.Hodnoty nitridačních teplot od 500 do 900°C se přitom ukázalyjako nejpříznivější. Mimo to je důležité provádět nitridaci bě-hem nitridační doby za konstantního tlaku. Kolísání tlaku zhor-šuje dobré vlastnosti a reprodukovatelnost sloučeninových vrstevDoba úpravy se řídí podle druhu oceli a požadované tlouštkyvrstvy. Následující příklady mají blíže vysvětlit vynález. Příklady provedení vynálezu s Příklad 1These compound layers are almost free of pores. The Y'-kε-phase ratio is adjustable by operating parameters and reaches 100% γ-phase in the most favorable case. Austen steels and steels with high chromium content can be nitrided without prior chemical treatment. This procedure is suitable for editing workpieces without their geometry limitation and in any number. The number is determined only by the furnace size available. The chamber furnace can usually be heated up to 1200 ° C at an internal absolute pressure of 0.2 to 10 MPa. The operating parameters, temperature, time, absolute pressure, and the partial pressure of the nitrogen-separating gas can be adjusted to provide optimum operating conditions for each workpiece. In addition, it is important to perform nitriding during the nitriding time at constant pressure. Pressure fluctuations deteriorate the good properties and reproducibility of the compound layers The treatment time depends on the type of steel and the desired thickness. The following examples are intended to explain the invention in more detail. EXAMPLES Example 1

Ocel o složení C 45 se nitriduje v tlakové komorové pecipři 700°C plynnou směsí tvořenou 30 % objemovými čpavku a 70 %objemovými dusíku při přetlaku 2 MPa. Po jedné hodině se vytvo-řila sloučeninová vrstva o tloušťce 40/Um téměř bez pórů. Příklad 2 U rychlořezných ocelí se získá při 580°C v plynné atmo-sféře tvořené 80 % objemovými čpavku a 20 % objemovými dusíkuza tlaku 1 MPa za 4 hodiny difuzní zóna o tloušťce 100yum. Příklad 3The steel of composition C 45 is nitrided in a pressure chamber of 700 ° C with a gas mixture consisting of 30% by volume of ammonia and 70% by volume of nitrogen at an overpressure of 2 MPa. After one hour, a 40 µm thick pore-free compound layer was formed. EXAMPLE 2 A diffusion zone of 100 [mu] m thickness is obtained at 580 [deg.] C. in a gaseous atmosphere consisting of 80% by volume ammonia and 20% by volume nitrogen at a pressure of 1 MPa. Example 3

Na oceli o složení 16MnCr5 se za teploty 550°C v plynnéatmosféře tvořené 70 % objemovými čpavku a 30 % objemovými du-síku za tlaku 8 MPa získá ve 2 hodinách téměř neporézní slouče-ninová vrstva o tloušťce 50,um. *r 'An almost non-porous compound layer of 50 .mu.m thick is obtained in 2 hours at a temperature of 550 DEG C. in a gaseous atmosphere of 70% by volume ammonia and 30% by volume of nitrogen at a pressure of 8 MPa. * r '

Claims (1)

Mč- <?/ PATENTOVÝ NÁROK 1 pod /(alz&amp;vr) Způsob nitridování ocelových obrobků) v plynné atmosféřeobsahující atomární dusík při teplotách nad 425°C a tlacíchnad 0,2 MPa, vyznačující se tím, že plyn- ✓ ná atmosféra sestává z 5 až 95 % objemových čpavku a 95 až 5 %objemových molekulárního dusíku a že nitridování probíhá přikonstantním tlaku. •-iiga , ΑΛ3Γ907.λΖΞίν Λ ovyn ......."Ί 16 iX '9 0 jťílfCfPATENT REQUIREMENT 1 under (alz &amp; vr) A method for nitriding steel workpieces in a gaseous atmosphere containing atomic nitrogen at temperatures above 425 ° C and pressures of up to 0.2 MPa, characterized in that the gaseous atmosphere consists of 5 to 95% by volume of ammonia and 95 to 5% by volume of molecular nitrogen and that the nitriding takes place at a constant pressure. • -iiga, ΑΛ3Γ907.λΖΞίν Λ ovyn ....... "Ί 16 iX '9 0 11
CS913360A 1990-11-15 1991-11-06 Process of nitriding steel workpieces under pressure CS336091A3 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19904036381 DE4036381C1 (en) 1990-11-15 1990-11-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS336091A3 true CS336091A3 (en) 1992-06-17

Family

ID=6418307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS913360A CS336091A3 (en) 1990-11-15 1991-11-06 Process of nitriding steel workpieces under pressure

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP0485686A1 (en)
JP (1) JPH076053B2 (en)
BR (1) BR9101780A (en)
CA (1) CA2055541A1 (en)
CS (1) CS336091A3 (en)
DE (1) DE4036381C1 (en)
PL (1) PL289794A1 (en)
RU (1) RU2015197C1 (en)
YU (1) YU47730B (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5292555A (en) * 1990-07-04 1994-03-08 Degussa Aktiengesellschaft Process for applying nitride layers to titanium
DE4115135C1 (en) * 1991-05-08 1992-02-27 Degussa Ag, 6000 Frankfurt, De
CH690019A5 (en) * 1992-07-16 2000-03-31 Giroflex Entwicklungs Ag Supporting frame for a chair, in particular for an adjustable in height and tilt office chair.
TW237484B (en) * 1992-09-16 1995-01-01 Daido Oxygen
DE4333917C2 (en) * 1993-10-05 1994-06-23 Hans Prof Dr Ing Berns Edge embroidery to create a high-strength austenitic surface layer in stainless steels
FR2884879B1 (en) * 2005-04-22 2007-08-03 Stephanois Rech Mec TORQUE OF GUIDE ARMS WHOSE ONE IS OF PARTICULAR STEEL LEADING TO IMPROVED PERFORMANCE.
CN102994939B (en) * 2013-01-07 2014-08-06 聊城市人和精工轴承有限公司 Vacuum pulse nitriding process used for heat treatment of bearing cage

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2779697A (en) * 1955-09-26 1957-01-29 United States Steel Corp Method of nitriding metallic surfaces
FR1319729A (en) * 1962-04-12 1963-03-01 P I M Prodotti Per L Ind Metal Method and furnace for gas phase treatment, carburizing, nitriding and the like on metal parts
GB1510158A (en) * 1976-07-09 1978-05-10 Rolls Royce Motors Ltd Nitriding of steel
GB2055404B (en) * 1979-06-26 1983-02-16 Lucas Industries Ltd Gas nitriding steel

Also Published As

Publication number Publication date
CA2055541A1 (en) 1992-05-16
YU47730B (en) 1996-01-08
DE4036381C1 (en) 1991-08-14
RU2015197C1 (en) 1994-06-30
EP0485686A1 (en) 1992-05-20
JPH04268063A (en) 1992-09-24
JPH076053B2 (en) 1995-01-25
YU50691A (en) 1993-11-16
PL289794A1 (en) 1992-06-01
BR9101780A (en) 1992-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4154629A (en) Process of case hardening martensitic stainless steels
US5792282A (en) Method of carburizing austenitic stainless steel and austenitic stainless steel products obtained thereby
US4049472A (en) Atmosphere compositions and methods of using same for surface treating ferrous metals
US3748195A (en) Method for forming a soft nitride layer in a metal surface
EP3175012B1 (en) Enhanced activation of self-passivating metals
US11649538B2 (en) Chemical activation of self-passivating metals
EP1413631A2 (en) Improved spall propagation properties of case-hardened M50 and M50NIL bearings
Kulka et al. Two-stage gas boriding of Nisil in N2–H2–BCl3 atmosphere
EP0787817A2 (en) Method of carburizing austenitic stainless steel and austenitic stainless steel products obtained thereby
WO2004005572A1 (en) Surface modified stainless steel
CS336091A3 (en) Process of nitriding steel workpieces under pressure
Rubly et al. Internal nitridation of nickel-chromium alloys
US5211768A (en) Method of nitriding work pieces of steel under pressure
US11060175B2 (en) Case hardened component of titanium
US5228929A (en) Thermochemical treatment of machinery components for improved corrosion resistance
US6328819B1 (en) Method and use of an apparatus for the thermal treatment, in particular nitriding treatment, of metal workpieces
US4236942A (en) Method for the gaseous nitriding of ferrous-based components
US4357182A (en) Chromization of steels by gas process
RU1836484C (en) Method of application of nitride layers on parts made of titanium and titanium alloys
CA1218585A (en) Method for surface hardening a ferrous-alloy article and the resulting product
CA1112138A (en) Method of surface hardening stainless steel parts
US3892597A (en) Method of nitriding
US5292555A (en) Process for applying nitride layers to titanium
US5022933A (en) Process for annealing boron-containing steels and product thereof
GB2055404A (en) Gas nitriding steel