CZ288263B6 - Process of uniform thermal carburization of steel structural parts having areas that are difficult accessible from outside - Google Patents
Process of uniform thermal carburization of steel structural parts having areas that are difficult accessible from outside Download PDFInfo
- Publication number
- CZ288263B6 CZ288263B6 CS19921375A CS137592A CZ288263B6 CZ 288263 B6 CZ288263 B6 CZ 288263B6 CS 19921375 A CS19921375 A CS 19921375A CS 137592 A CS137592 A CS 137592A CZ 288263 B6 CZ288263 B6 CZ 288263B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- outside
- areas
- structural parts
- carburization
- steel structural
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C8/00—Solid 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
- C23C8/06—Solid 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
- C23C8/08—Solid 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
- C23C8/20—Carburising
- C23C8/22—Carburising of ferrous surfaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C8/00—Solid 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
- C23C8/06—Solid 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
- C23C8/08—Solid 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
- C23C8/24—Nitriding
- C23C8/26—Nitriding of ferrous surfaces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
- F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
- F02M61/166—Selection of particular materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
- Housings And Mounting Of Transformers (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
- Fire-Extinguishing Compositions (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
Description
Způsob stejnoměrného tepelného nauhličování stavebních dílů z oceli, majících zvenčí těžko přístupné plochy
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu stejnoměrného tepelného nauhličování stavebních dílů z oceli, majících zvenčí těžko přístupné plochy, nebo dutých těles a otvorů, pomocí reaktivních plynů při teplotách nad 450 °C, zejména 870 až 1000 °C.
Dosavadní stav techniky
Tepelně chemické zpracování kovových stavebních dílů pro zhotovení vrstvy odolné vůči opotřebení a vůči korozi je při stavbě strojů a převodovek široce rozšířené. Jako tepelně chemické způsoby se používají například nitridace, nitrocementace, karbonitrace a cementace. Výhodnými procesními médii jsou směsi reaktivních plynů, které poskytují látky schopné difundovat, popřípadě látky tvořící sloučeniny na povrchu materiálu při zvolených teplotách zpracování. Vedle teploty, složení plynné směsi a druhu oceli jsou výsledky zpracování závislé také na tvaru stavebního dílu, na umístění uvnitř zařízení pro tepelné zpracování a na protékání reaktivním plynem.
Navzdory dlouhodobým zkušenostem a rozličným provozním modifikacím je možné z technického a provozního hlediska dosáhnout pouze nitridace nebo nauhličení ve směsích reaktivních plynů u komplikovaně tvarovaných stavebních dílů na vnitřních plochách, které jsou zvnějška těžko přístupné. Pod tímto se rozumí například ocelové díly s vnitřními břity, vnitřními vývrty nebo slepenými otvory, popřípadě trubky, kuličkové klece nebo tělesa trysek stvrzenými vnitřními plochami. Nedostatečná rovnoměrnost mezi vnitřními a vnějšími plochami je způsobena nedostatečným přístupem reaktivního plynu dovnitř dutých těles. Reaktivní plyn sice zaplní dutý prostor, avšak tento procesní plyn se na zpracovávaném materiálu ochudí, neboť výměna plynu s okolím neprobíhá vzhledem k prakticky nulové rychlosti proudění plynu uvnitř dutých těles. Běžně se pracuje s reakčními tlaky 0,1 MPa, to znamená za normálního tlaku.
Také periodické změny tlaku v podtlakové oblasti, jak je to například popsáno v patentovém spisu US č. 4 160 680, zlepšují nitridaci nebo vytváření uhlíkové vrstvy na těžce přístupných plochách pouze nepodstatně.
V DE-OS č. 19 01 607 byl zveřejněn způsob nitridování vnitřních povrchů trubek, u nichž je poměr délky k průměru větší než 50. Při tomto se vnitřní plocha uvádí do styku s aktivátorem a aktivním ammoniakovým plynem při teplotě v rozmezí 450 až 650 °C, který se vede trubkou, přičemž se musí v regulovatelných odstupech měnit směr proudění amoniaku. Také zde se nezískají rovnoměrné nitridové vrstvy, neboť reaktivní plyn je ve středu trubky ochuzen o aktivní součásti.
Dále je z DE-OS č. 28 51 983 znám způsob stejnoměrného nauhličování dutých těles s různými tloušťkami stěn a opatřenými vývrty, při kterém se části dutého tělesa zakrývají, popřípadě vystavují menší karbonizační aktivitě. Tento způsob je ale velmi náročný na čas a nepříznivý pro obsluhu.
Rada známých způsobů se týká nitridace stavebních dílů z oceli plynem pod tlakem.
JP-A-52 145 343 popisuje nitridaci krytů kazetových magnetofonů amoniakem pod tlakem. Také způsob nitridace podle DE-A-0 485 686 obrobků z ocele pracuje pod tlakem. US 2 779 697 popisuje způsob, při kterém se ocele nitridují plynným amoniakem pod tlakem
-1 CZ 288263 B6 v tlakových nádobách. V GB-A-749 992 je rovněž zveřejněn způsob nitridace ocelových povrchů, přičemž se používá amoniak pod tlakem.
ZEP-A-0 226 729 je znám způsob nauhličování stavebních dílů valivých ložisek, přičemž se nauhličování provádí při teplotách 800 až 1000 °C methanem a/nebo propanem jako plyny předávajícími uhlík.
SU č. 568 681 popisuje způsob cementace, který je ale málo produktivní, a neumožňuje zvýšit sycení povrchu výrobku, aniž by se změnila teplota procesu a rychlost proudu plynu. Hloubka vrstvy cementace není v různých částech povrchu výrobku stejná. Složení plynného média se mění v závislosti na složení vzduchu, který se dmychá z atmosféry, jeho složení není konstantní. Malá produktivita známého způsobu cementace je podmíněna malým rozdílem mezi rovnovážným obsahem oxidu uhelnatého v plynném médiu a rovnovážným obsahem oxidu uhelnatého v plynném médiu se stejnými složkami, který je ale v poměru k ocelovému výrobku neutrální. Tento rozdíl je ještě menší v důsledku různých teplot, na které se ocelové výrobky a plynné médium zahřívají.
Úloha vynálezu spočívá v tom, že se má zvýšit produktivita procesu a rovnoměrné sycení difuzní vrstvy uhlíkem se má dosáhnout tak, aby se zajistily výborné vlastnosti pro použití, jakož i aby se již použité plynné médium využilo pomocí cirkulace v uzavřeném prostoru v přítomnosti pevného uhlíku.
Podstata vynálezu
Uvedená úloha je vyřešena způsobem tepelného nauhličování stavebních dílů z oceli, majících zvenčí těžko přístupné plochy, jako jsou díly z podříznutími, slepené díry nebo tělesa trysek, plyny uvolňujícími při teplotách 870 až 1000 °C uhlík, při kterém se zpracování provádí při tlacích nad 0,2 MPa.
Podle výhodného provedení vynálezu se nauhličování provádí pomocí methanu.
Podle dalšího výhodného provedení vynálezu se zpracování provádí za konstantního tlaku.
Může se použít rovněž amoniak nebo jeho směs s 5 až 95 % obj. dusíku.
S překvapením se ukázalo, že při zhutnění reakčního plynu během fáze zpracování na tlaky vyšší než 0,2 MPa, k výše uvedeným těžkostem nedochází. Vyšší tlak reaktivního plynu uvnitř dutých těles způsobuje rychlé a úplné vytvoření okrajových vrstev. V reaktivním plynu obsažené množství reaktivní látky je postačující ktomu, aby se vytvořila typicky potřebná hloubka vytvrzení, popřípadě tloušťka vrstvy sloučeniny. Ochuzování reaktivní látky uvnitř dutého prostoru sice nastává, avšak ne na takovou koncentraci, při které by například byl omezen růst vrstvy sloučeniny. Koncentrace reaktivního plynu je uvnitř i vně vždy tak vysoká, že předávání například dusíku, uhlíku nebo bóru na zpracovávaný materiál je vesměs přítomnou koncentrací méně sníženo než při zpracování za normálního tlaku nebo podtlaku. Čím vyšší je tlak při zpracování než 0,2 MPa, tím nižší je procentuální změna složení procesního plynu difúzí, popřípadě reakcí do, popřípadě s výrobkem. Tím se také eliminují dosud známé rozdíly mezi vnitřními a vnějšími plochami zpracovávaných dutých těles.
Z uvedeného vyplývá, že rozdíly mezi vnějšími a vnitřními povrchy jsou velmi malé. Dodatečné vstřikování plynu nebo jeho recirkulace ve vnitřním prostoru tedy není nutná.
Jako reaktivní plyny nacházejí použití například amoniak, uhlovodíky, jako například methan nebo plyny poskytující bór, jako například fluorid boritý. Tlaky se všeobecně pohybují mezi 0,2 až 10 MPa, přičemž horní hranice je závislá na používané peci.
-2CZ 288263 B6
Přehled obrázků na výkrese
Na obrázku je znázorněna vstřikovací tryska.
Příklady provedení vynálezu
Následující příklad provedení vynálezu ozřejmuje výhody způsobu podle vynálezu.
Vstřikovací tryska z materiálu 16MnCr5 se nauhličuje vtlakutěsné peci methanem při 0,8 MPa po dobu 2 hodin při 930 °C. Vstřikovací trysky jsou při tom umístěny jako sypký materiál v prostoru pece pro šarže bez zvláštního uspořádání nebo nasměrování. Po ukončení zpracovávání se měří tloušťka nauhličené vrstvy vně na trysce a ve vnitřním vývrtu v místech 1, 2, 3 a 4 (viz obr.). Vně i uvnitř se vytvoří rovnoměrné hloubky nauhličení.
místo měření | tloušťka vrstvy | |
vnější povrch | 1 | 40 pm |
vnitřní povrch | 2 | 35 pm |
vnitřní povrch | 3 | 31 pm |
vrtání trysky, průměr 0,2 mm | 4 | 30 pm |
Pozoruhodné je, že výstupní vývrty trysky na špičce trysky, která má průměr výstupního otvoru 0,2 mm a délku 1,5 mm, je na vnitřní ploše nauhličena. Tloušťka vrstvy je stejná jako tloušťka v celém vnitřním vrtání trysky.
Vysoká koncentrace reaktivních prvků v plynu pro zpracování umožňuje vysoký efekt zhuštění jednotlivých částí šarží. Dosud se musely pro rovnoměrné zpracování jednotlivých dílů dodržovat určité, empiricky zjišťované, rozestupy mezi jednotlivými díly. Tyto rozestupy se dají při tlacích 0,2 MPa zmenšit, aniž by tím utrpěla rovnoměrnost vytváření vrstev.
Pro nauhličení se dají používat všechny známé nauhličovací plyny.
Claims (3)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob stejnoměrného tepelného nauhličování stavebních dílů z oceli, majících zvenčí těžko přístupné plochy, jako jsou díly s podříznutími, slepé díry nebo tělesa trysek, plyny uvolňujícími při teplotách 870 až 1000 °C uhlík, vyznačující se tím, že se zpracování provádí při tlacích nad 0,2 MPa.
- 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se pro nauhličování použije methan.
- 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se zpracování provádí za konstantního tlaku.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4115135A DE4115135C1 (cs) | 1991-05-08 | 1991-05-08 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CS137592A3 CS137592A3 (en) | 1992-12-16 |
CZ288263B6 true CZ288263B6 (en) | 2001-05-16 |
Family
ID=6431301
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CS19921375A CZ288263B6 (en) | 1991-05-08 | 1992-05-06 | Process of uniform thermal carburization of steel structural parts having areas that are difficult accessible from outside |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0512254B2 (cs) |
JP (1) | JP3258071B2 (cs) |
AT (1) | ATE139579T1 (cs) |
CZ (1) | CZ288263B6 (cs) |
DE (2) | DE4115135C1 (cs) |
ES (1) | ES2088515T5 (cs) |
HU (1) | HU209457B (cs) |
PL (1) | PL291528A1 (cs) |
RU (1) | RU2052535C1 (cs) |
TW (1) | TW223128B (cs) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4445154A1 (de) * | 1994-12-17 | 1996-06-20 | Fischer Artur Werke Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines aus korrosionsbeständigem Stahl bestehenden Spreizankers |
DE10062862C2 (de) * | 2000-12-16 | 2003-03-27 | Ald Vacuum Techn Ag | Vorrichtung zur gleichmässigen thermochemischen Behandlung von metallischen Werkstücken mit einem Reaktivgas |
DE10109565B4 (de) | 2001-02-28 | 2005-10-20 | Vacuheat Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur partiellen thermochemischen Vakuumbehandlung von metallischen Werkstücken |
DE10139620A1 (de) * | 2001-08-11 | 2003-02-27 | Bosch Gmbh Robert | Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen und ein Verfahren zur Härtung desselben |
DE102004058838B4 (de) * | 2004-12-06 | 2007-11-29 | Schramm, Armin | Düseneinsatz aus Stahl |
DE102005061781A1 (de) * | 2005-12-23 | 2007-06-28 | Schaeffler Kg | Injektor eines Kraftstoff-Einspritzsystems |
DE102013006589A1 (de) * | 2013-04-17 | 2014-10-23 | Ald Vacuum Technologies Gmbh | Verfahren und Vorrichtung für das thermochemische Härten von Werkstücken |
RU2651841C2 (ru) * | 2015-12-23 | 2018-04-24 | Олег Владимирович Ольшанский | Способ обработки металлических деталей в условиях акустического резонансного воздействия потоком смеси сжатого воздуха и газообразных химических реагентов и устройство для его осуществления |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB114446A (en) * | 1917-01-27 | 1918-03-27 | British Carbonizing Company Lt | Improvements in or relating to the Carburization and Case-hardening of Iron and Steel Articles. |
GB749992A (en) * | 1951-09-21 | 1956-06-06 | United States Steel Corp | Methods for nitriding metallic surfaces |
US2779697A (en) * | 1955-09-26 | 1957-01-29 | United States Steel Corp | Method of nitriding metallic surfaces |
GB1309257A (en) * | 1970-02-18 | 1973-03-07 | Millingford Eng Co Ltd | Method of nitriding hollow bodies |
JPS52145343A (en) * | 1976-05-29 | 1977-12-03 | Kiyoichi Ogawa | Pressurized nitriding |
US4160680A (en) * | 1976-11-05 | 1979-07-10 | Sola Basic Industries, Inc. | Vacuum carburizing |
DE2851983B2 (de) * | 1978-12-01 | 1980-11-06 | Deutsche Gold- Und Silber-Scheideanstalt Vormals Roessler, 6000 Frankfurt | Verfahren zum Aufkohlen von Hohlkörpern, insbesondere von Düsen |
DE4036381C1 (cs) * | 1990-11-15 | 1991-08-14 | Degussa Ag, 6000 Frankfurt, De |
-
1991
- 1991-05-08 DE DE4115135A patent/DE4115135C1/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-08-26 PL PL29152891A patent/PL291528A1/xx unknown
- 1991-08-28 TW TW080106842A patent/TW223128B/zh active
- 1991-12-09 HU HU913870A patent/HU209457B/hu not_active IP Right Cessation
-
1992
- 1992-04-03 EP EP92105758A patent/EP0512254B2/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-04-03 ES ES92105758T patent/ES2088515T5/es not_active Expired - Lifetime
- 1992-04-03 AT AT92105758T patent/ATE139579T1/de active
- 1992-04-03 DE DE59206595T patent/DE59206595D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-05-06 CZ CS19921375A patent/CZ288263B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1992-05-06 JP JP11353092A patent/JP3258071B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1992-05-07 RU SU925011449A patent/RU2052535C1/ru active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
HU913870D0 (en) | 1992-02-28 |
EP0512254A3 (en) | 1993-03-24 |
ATE139579T1 (de) | 1996-07-15 |
TW223128B (cs) | 1994-05-01 |
HUT61056A (en) | 1992-11-30 |
CS137592A3 (en) | 1992-12-16 |
RU2052535C1 (ru) | 1996-01-20 |
JP3258071B2 (ja) | 2002-02-18 |
ES2088515T3 (es) | 1996-08-16 |
JPH05132753A (ja) | 1993-05-28 |
EP0512254A2 (de) | 1992-11-11 |
ES2088515T5 (es) | 2000-05-01 |
DE59206595D1 (de) | 1996-07-25 |
EP0512254B2 (de) | 2000-01-19 |
PL291528A1 (en) | 1992-11-16 |
EP0512254B1 (de) | 1996-06-19 |
HU209457B (en) | 1994-06-28 |
DE4115135C1 (cs) | 1992-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4547228A (en) | Surface treatment of metals | |
US5702540A (en) | Vacuum carburizing method and device, and carburized products | |
US4671496A (en) | Fluidized bed apparatus for treating metals | |
JP5883727B2 (ja) | ガス窒化及びガス軟窒化方法 | |
US4531984A (en) | Surface hardening process for metal parts | |
CZ288263B6 (en) | Process of uniform thermal carburization of steel structural parts having areas that are difficult accessible from outside | |
JPH03215657A (ja) | 浸炭の方法及び装置 | |
US4519853A (en) | Method of carburizing workpiece | |
US8425691B2 (en) | Stainless steel carburization process | |
US4152177A (en) | Method of gas carburizing | |
US4201600A (en) | Method for the gas carburization of workpieces made of steel | |
CA1052669A (en) | Process for hardening work pieces made from steel and arrangement for carrying out the process | |
US4776901A (en) | Nitrocarburizing and nitriding process for hardening ferrous surfaces | |
US5865908A (en) | Composite diffusion type nitriding method, composite diffusion type nitriding apparatus and method for producing nitride | |
JP6228403B2 (ja) | 炭素鋼の表面硬化方法及び表面硬化構造 | |
US6328819B1 (en) | Method and use of an apparatus for the thermal treatment, in particular nitriding treatment, of metal workpieces | |
JP6543208B2 (ja) | ガス浸炭方法およびガス浸炭装置 | |
KR19980071378A (ko) | 열처리로의 분위기 제어방법 및 장치 | |
Caliari et al. | An investigation into the effects of different oxy-nitrocarburizing conditions on hardness profiles and corrosion behavior of 16MnCr5 steels | |
GB2153855A (en) | Stainless steel case hardening process | |
RU1836484C (ru) | Способ нанесени нитридных слоев на детали из титана и его сплавов | |
US5292555A (en) | Process for applying nitride layers to titanium | |
JP3310797B2 (ja) | ガス軟窒化法 | |
RU2003732C1 (ru) | Способ обработки стальных деталей | |
JP3448805B2 (ja) | 真空浸炭方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic | ||
MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20110506 |