CZ201274A3 - Zpusob chemicko-tepelného zpracování nástrojových ocelí s vyuzitím nitridace a oxidace - Google Patents
Zpusob chemicko-tepelného zpracování nástrojových ocelí s vyuzitím nitridace a oxidace Download PDFInfo
- Publication number
- CZ201274A3 CZ201274A3 CZ20120074A CZ201274A CZ201274A3 CZ 201274 A3 CZ201274 A3 CZ 201274A3 CZ 20120074 A CZ20120074 A CZ 20120074A CZ 201274 A CZ201274 A CZ 201274A CZ 201274 A3 CZ201274 A3 CZ 201274A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- oxidation
- tool
- nitriding
- temperature
- tool steels
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
Popisuje se zpusob chemicko-tepelného zpracování nástrojových ocelí s vyuzitím nitridace a oxidace, který spocívá v tom, ze v procesu zuslechtení se bezprostredne po zakalení nástrojové oceli provede zmrazení nástroje na teplotu -140 .degree.C nebo nizsí. Výdrz na této teplote je po dobu nejméne jedné hodiny. V dalsím kroku následuje propustení, a na záver nitridace s oxidací. Ve variantním resení se popoustení provádí opakovane. Zpusob je vyuzitelný zejména ke zvýsení zivotnosti ruzných typu nástroju, napríklad vstrikovacích forem, kovacích zápustek nebo obrábecích nástroju.
Description
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu tepelného a chemicko-tepelného zpracování nástrojových ocelí. Možné aplikace spadají do oblasti strojírenství, přesněji tváření a obrábění kovů a jiných materiálů.
Dosavadní stav techniky
Zušlechťování a chemicko-tepelné zpracování nástrojových ocelí jsou klíčové technologické postupy, které slouží k dosažení potřebných mechanických vlastností těchto ocelí, zejména pevnosti, houževnatosti, tvrdosti a odolnosti proti opotřebení. Samotné zušlechťování spočívá v ohřevu materiálu na kalicí teplotu (mírně nad teplotu austenitické transformace), výdrži na této teplotě po dobu nutnou k rozpuštění karbidů a dalších strukturních složek a následném rychlém ochlazení na pokojovou teplotu (tzv. kalení). Rychlost ochlazení se volí co možná nej vyšší, ovšem s ohledem na riziko poškození materiálu vlivem pnutí vzniklých nerovnoměrným chladnutím. V praxi se toto ochlazování pravidla realizuje ponořením materiálu do olejové lázně (v některých případech je možné tuto lázeň předehřát pro snížení vznikajících pnutí), případně se provádí ochlazování inertním plynem v přetlakové komoře ./Pra (přetlak činí zpravidla 4r8 barů). Po dokončení procesu kalení se provádí popuštění, tj. ohřev na vhodnou popouštěcí teplotu (vždy pod úrovní teploty počátku transformace feritické mřížky na austenitickou - Acj) a výdrž na této teplotě po dobu nezbytnou ke snížení úrovně vnitřních pnutí a k precipitaci jemných karbidů z přesyceného tuhého roztoku. Proces popuštění se obvykle několikrát opakuje.
Pokud zušlechtěním není možné dosáhnout požadovaných hodnot povrchové tvrdosti, odolnosti proti opotřebení, nebo dalších vlastností (např. odolnosti proti korozi), je možné následně aplikovat některý z postupů chemicko-tepelného zpracování. U nástrojových ocelí je jednou z často využívaných technologií chemicko-tepelného zpracování nitridace s následnou oxidací. Nitridace spočívá v sycení povrchu oceli dusíkem (získaným například rozpadem * t čpavku), který tvoří s legujícími prvky obsaženými v oceli velmi tvrdé nitridy. Při technologii nitridace s oxidací se vlastní nitridace provádí relativně krátkou dobu (v řádu jednotek hodin) a následně se provede řízená oxidace nitridovaného povrchu. Tímto způsobem se vytvoří velmi tvrdá povrchová vrstva (tvrdost kolem 1000 HV) šedé barvy s vysokou odolností proti opotřebení a velmi dobrou korozní odolností.
Nitridace se provádí zpravidla při teplotách v rozsahu 500 až 530 °C, vždy však pod úrovní teploty popouštění, aby nedošlo k dodatečnému popuštění materiálu. Následná oxidace se provádí nejčastěji ve vodní páře při teplotě kolem 520 °C.
Zušlechťování s následnou nitridací a oxidací se často využívá při výrobě nástrojů a součástí s vysokými nároky na abrazivzdomost a korozní odolnost (např. některé typy obráběcích nástrojů, dílenské nástroje pro venkovní použití apod.). U těchto typů nástrojů může vést nitridace s oxidací ke zvýšení životnosti v řádu desítek procent (někdy i více než 100%) ve srovnání s klasicky zušlechtěnými nástroji bez chemicko-tepelného zpracování.
Nevýhodou známých řešení je relativně malá tloušťka nitridované vrstvy. Pokud je požadavek na větší tloušťku nitridované vrstvy, čas nutný k jejímu vytvoření se neúměrně prodlužuje. Během dlouhé doby tvorby nitridované vrstvy vzniká v této vrstvě chemická heterogenita (tzv. bílá vrstva), která je velice křehká a často kvůli ní dochází k tvorbě povrchových trhlin. Tyto trhliny se vlivem cyklického mechanického namáhání postupně šíří do hloubky a vedou často k výraznému snížení životnosti nitridované součásti (prasknutí celé součásti vlivem únavových trhlin iniciovaných v povrchové vrstvě).
V některých průmyslových aplikacích, jako jsou například lisovací a vstřikovací formy, řezné nástroje nebo jiné druhy nástrojů náchylných na mechanickou únavu tak uživatel nemá možnost dosáhnout vyšší tloušťky nitridované vrstvy bez rizika vzniku výrazné bílé vrstvy a s ní spojených trhlin. To má za následek nutnost častějších výměn nástrojů a z toho vyplývající zvýšené finanční náklady.
Podstata vynálezu
Podstatou nárokovaného vynálezu je způsob chemicko-tepelného zpracování nástrojových ocelí, zahrnující proces zušlechtění a následné nitridace s oxidací. Podstata vynálezu spočívá v tom, že v procesu zušlechtění se bezprostředně po zakalení nástrojové oceli provede zmrazení nástroje na teplotu -140 °C nebo nižší. Výdrž na této teplotě je po dobu nejméně jedné hodiny. Během této doby je znemožněna difúze uhlíku v tuhém roztoku, který tak zůstává silně přesycený, což má pozitivní vliv na kinetiku precipitace karbidů při následném popuštění. Rovněž tento způsob zušlechtění vede k nahromadění mřížkových poruch v materiálu (zejména počtu dislokací), což vede k rychlejšímu difuznímu nasycení povrchu při následné nitridaci.
V dalším kroku následuje popuštění. U většiny materiálů je výhodné provést popouštění opakovaně. V posledním krokuje na nástroji provedena nitridace s oxidací. Při použití tohoto postupuje difuzní růst nitridované vrstvy výrazně rychlejší, než je obvyklé u nitridace prováděné po klasickém zušlechtění. Díky tomu dochází ke vzniku výrazně tvrdší a hlubší vrstvy při srovnatelné celkové době nitridace (v závislosti na použitém materiálu se hloubka vrstvy může zvýšit o 15 až 6Q%). K rychlejší difúzi dochází i při následné oxidaci nitridovaného povrchu, což vede k vyšší odolnosti proti opotřebení u takto zpracovaných nástrojů a součástí.
Předkládaný vynález může v průmyslových podmínkách vést ke zvýšení životnosti vstřikovacích forem, kovacích zápustek, obráběcích nástrojů i dalších typů nástrojů řádově o desítky až stovky procent.
Přehled obrázků na výkresech
Příkladné provedení navrhovaného řešení je popsáno s odkazem na výkres, kde je na obr. 1 graf srovnání odolnosti proti opotřebení u nástroje zušlechtěného klasickým způsobem a poté zpracovaného klasickou nitridací s následnou oxidací (přerušovanou čarou) a nástroje, u kterého bylo před nitridací a oxidací provedeno zušlechtění se zmrazením na teplotu pod -140 °C (plnou čarou), přičemž na ose X je zobrazen čas v minutách a na ose Y velikost opotřebení v pm.
Příklad provedení vynálezu
Příkladný způsob chemicko-tepelného zpracování nástrojových ocelí zahrnuje proces zušlechtění a následnou nitridaci s oxidací aplikovaný u strojních závitníků. V procesu zušlechtění se bezprostředně po zakalení rychlořezné oceli ASP2030 při teplotě 1160 °C provede zmrazení nástroje. Teplota zmrazení nástroje je v tomto případě -160 °C a výdrž na této teplotě je po dobu 24 hodin.
-4- > : · , : : . . · ,· . u- í » * ’ ...........
V dalším kroku následuje popuštění. Popouštění se provádí při teplotě 5201560 °C, v tomto případě třikrát, vždy po dobu 2 hodin. Na závěr je provedena nitridace při teplotě 515 °C po dobu 5 hodin s následnou oxidací ve vodní páře.
Závitníky zpracované touto technologií vykazují při provozu o cca. 40% nižší rychlost rozvoje opotřebení, než závitníky, které byly zušlechtěny klasickým způsobem (tj. bez zmrazení) a poté u nich byla aplikována nitridace s oxidací.
Claims (2)
- Patentové nároky1. Způsob chemicko-tepelného zpracování nástrojových ocelí s využitím nitridace a oxidace, vyznačující se tím, Ť ,, <že v procesu zušlechtěnfse bezprostředně po zakalení nástrojové oceli provede zmrazení nástroje na teplotu -140 °C nebo nižší a,'výdrž’ na této teplotě jé po dobu nejméně jedné hodinyy ' < -- v dalším kroku následuje popuštění, a na závěr nitridace s oxidací.
- 2. Způsob chemicko-tepelného zpracování nástrojových ocelí s využitím nitridace a oxidace podle nároku 1, vyznačující se tím, že popouštění se provádí opakovaně.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20120074A CZ303769B6 (cs) | 2012-02-01 | 2012-02-01 | Zpusob chemicko-tepelného zpracování nástrojových ocelí s vyuzitím nitridace a oxidace |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20120074A CZ303769B6 (cs) | 2012-02-01 | 2012-02-01 | Zpusob chemicko-tepelného zpracování nástrojových ocelí s vyuzitím nitridace a oxidace |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ201274A3 true CZ201274A3 (cs) | 2013-04-24 |
| CZ303769B6 CZ303769B6 (cs) | 2013-04-24 |
Family
ID=48137129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20120074A CZ303769B6 (cs) | 2012-02-01 | 2012-02-01 | Zpusob chemicko-tepelného zpracování nástrojových ocelí s vyuzitím nitridace a oxidace |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ303769B6 (cs) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CS251205B1 (cs) * | 1981-06-15 | 1987-06-11 | Konstantin A Gracev | Způsob nitridace ocelových součásti |
| CS258988B1 (cs) * | 1986-04-25 | 1988-09-16 | Jiri Bures | Způsob nitridace nebo karbonitridace v solných taveninách |
| JPH038232A (ja) * | 1989-06-06 | 1991-01-16 | Chubu Electric Power Co Inc | 回路遮断器の操作機構 |
| CN1804101A (zh) * | 2006-01-13 | 2006-07-19 | 沈传海 | 精纺机钢领的表面处理方法 |
| KR20110129683A (ko) * | 2010-05-26 | 2011-12-02 | 조선대학교산학협력단 | 내마모성 및 내식성이 우수한 철강의 표면처리 방법 |
-
2012
- 2012-02-01 CZ CZ20120074A patent/CZ303769B6/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ303769B6 (cs) | 2013-04-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10094014B2 (en) | Nitriding method and nitrided part production method | |
| TWI464281B (zh) | Nitriding and nitriding parts | |
| EP3299487B2 (en) | Method for surface hardening a cold deformed article comprising low temperature annealing | |
| JP5457000B2 (ja) | 鋼材の表面処理方法およびそれによって得られた鋼材ならびに金型 | |
| JP4771718B2 (ja) | 金属の窒化方法 | |
| JP5878699B2 (ja) | 鋼製品およびその製造方法 | |
| JP2009041063A (ja) | 温熱間成形用金型のガス窒化処理方法およびそれによって得られた温熱間成形用金型 | |
| KR101865530B1 (ko) | 공구의 제조 방법 | |
| JP2010222648A (ja) | 炭素鋼材料の製造方法および炭素鋼材料 | |
| US20100154938A1 (en) | Layered fe-based alloy and process for production thereof | |
| JP4865438B2 (ja) | アルミニウム押出し加工用ダイスの表面処理方法及びアルミニウム押出し加工用ダイス | |
| CZ201274A3 (cs) | Zpusob chemicko-tepelného zpracování nástrojových ocelí s vyuzitím nitridace a oxidace | |
| JP2006028588A (ja) | 窒化処理方法 | |
| JP4989146B2 (ja) | 有層Ｆｅ基合金及びその製造方法 | |
| Hradil et al. | Gas nitriding with deep cryogenic treatment of high-speed steel | |
| US20090047528A1 (en) | Surface treatment method of aluminum extruding die, and aluminum extruding die | |
| JP6416735B2 (ja) | 窒化部品の製造方法及び窒化部品 | |
| CZ201273A3 (cs) | Zpusob chemicko-tepelného zpracování nástrojových ocelí s vyuzitím nitridace | |
| KR20100107874A (ko) | 금형의 표면처리방법 | |
| EP3797894A1 (en) | Method for manufacturing forged article | |
| JP2010222649A (ja) | 炭素鋼材料の製造方法および炭素鋼材料 | |
| Feldiorean et al. | Studies on the Carburizing Process of AISI 8620 Steel Obtained by MIM Technology | |
| JP7495099B2 (ja) | 熱処理方法、金型の製造方法 | |
| JP7306580B2 (ja) | 鋼および鋼部品 | |
| Becherer | Introduction to heat treating of tool steels |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20140201 |