PL112472B1 - Controlled,oxygen-free atmosphere for carburizing or carbo-nitriding of metals and thein alloys - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest regulowana, bez¬ tlenowa atmosfera do naweglania lub wegloazoto¬ wania metali i ich stopów nie zawierajaca w swoim skladzie tlenu zarówno wolnego jak i za¬ wartego w tlenkach.Znane sa, na przyklad z polskiej normy branzowej BN-76/1549-01 regulowane, beztlenowe atmosfery do obróbki cieplno-chemicznej zawierajace azot, amo¬ niak i wodór o zróznicowanym skladzie ilosciowym przeznaczone do azotowania, . azotopasywowania, wyzarzania rekrystalizujacego, spiekania, hartowa¬ nia, odpuszczania, przesycania i lutowania miedzia.Nie nadaja sie one jednak do naweglania i weglo¬ azotowania, poniewaz brak w ich skladzie nie¬ zbednego. do tego celu czynnika weglotwórczego.Wszystkie natomiast atmosfery sluzace do naweg¬ lania lub wegloazotowania zawieraja znaczne ilos¬ ci tlenu wolnego albo zwiazanego z weglem czy wodorem, wskutek czego atmosfery te w pewnych krytycznych warunkach staja sie wybuchowe.Ponadto, w znanych atmosferach naweglajacyeh i wegloazotujacych ilosc zawartych w nich zwiaz¬ ków weglotwórczych takich jak dwutlenek wegla a zwlaszcza tlenek wegla wynoszacy zawsze ponad 20% objetosciowych tej, atmosfery powoduje, ze nie¬ wykorzystany w procesie obróbki nadmiar tych zwiazków musi byc usuwany z pieca co jest nie¬ ekonomiczne i zanieczyszcza srodowisko czlowieka.We wszystkich znanych atmosferach naweglajacych lub wegloazotujacych zawierajacych oprócz-azotu, 2 wodoru, zwiazku weglotwórczego, wolnego tlenu równiez tlenek i dwutlenek wegla zródlem wolne¬ go wegla ko/Liecznego w procesie dyfuzji sa trzy odwracalne reakcje chemiczne: 2CO^C+C02 CH4;£C + 2H2 CO + H2 :£ C + H20 Niewielki zwykle dodatek weglowodoru alifa- 10 tycznego na przyklad metanu lub propanju wpro¬ wadzany jest w celu podwyzszenia potencjalu weg¬ lowego atmosfery, w przypadkach gdy jego regulo¬ wany poziom ulega obnizeniu. Obnizanie poten¬ cjalu weglowego do wartosci regulowanej Jest na- 15 tomiast mozliwe tylko przez zmniejszenie doplywu weglowodoru alifatycznego w atmosferze. Nie daje to wiec mozliwosci szybkiego usuniecia istniejace¬ go w danej chwili nadmiaru -wolnego wegla w atmosferze co jest konieczne ze wzgledu na pra- 20 , w7idlowy przebieg procesu naweglania.Znana jest równiez z polskiego opisu patentowe¬ go nr 80830 beztlenowa atmosfera zlozona z amo¬ niaku w ilosci od 50 do 90% objetosciowych oraz czynnika weglotwórczego albo wodoru w ilosci od 25 10 do 50% objetosciowych. Jezeli wiec atmosfera ta zawiera wodór to nie zawiera czynnika weglo¬ twórczego i nie nadaje sie do naweglania lub wegloazotowania. Jezeli zas zawiera ona czynnik weglotwórczy to nie zawiera wodoru jako czynni- 30 ka regulujacego w dól jej potencjal weglowy. Zad- 112 472112 472 3 na z tych atmosfer nie zawiera ponadto wolnego azotu.Z polskiego opisu patentowego nr 95011 znana jest równiez atmosfera, która stanowi gaz odpado¬ wy z kriogenicznej przeróbki ..gazu ziemnego wzbo- 5 gacony para wodna w ilosci od 0 do 2% objetos¬ ciowych. Jest to jednak wylacznie atmosfera ochronna nie nadajaca sie ani do naweglania ani tez do wegloazotowania.Regulowana, beztlenowa atmosfera do nawegla- 10 nia metali i ich stopów wedlug wynalazku zawie¬ ra od 85 do 99,9% objetosciowych gazu odpadowe¬ go pochodzacego z kriogenicznej przeróbki gazu ziemnego, od 0,1 do 5% objetosciowych zwiazku weglotwórczego zwlaszcza metanu lub propanu 15 oraz od 0 do 10% objetosciowych wodoru. Alter¬ natywnie — regulowana, beztlenowa atmosfera do wegloazotowania metali i ich stopów wedlug wy¬ nalazku zawiera od 80 do 99,8% objetosciowych gazu odpadowego pochodzacego z kriogenicznej 20 przeróbki gazu ziemnego, od 0,1 do 10% objetos¬ ciowych zwiazku weglotwórczego, zwlaszcza meta¬ nu lub propanu oraz od 0,1 do 10% objetosciowych amoniaku.Dzieki temu koszty wytworzenia tej atmosfery 25 sa nieporównywalnie nizsze. Do zalet tej atmosfe¬ ry nalezy zaliczyc równiez znacznie mniejsze stra¬ ty surowców energetycznych i niezanieczyszczanie srodowiska czlowieka. Wykorzystanie gazu odpado¬ wego z kriogenicznej przeróbki gazu ziemnego ja- 30 ko skladnika atmosfer dyfuzyjnych mogloby sie ewentualnie wydawac oczywiste, gdyby nie fakt, ze jego wykorzystanie do powyzszych celów zdecy¬ dowanie zmienilo sklad ilosciowy czynników dyfun- dujacych. • 35 Dla porównania: znane atmosfery dyfuzyjne za¬ wieraja zawsze nie mniej niz 20% objetosciowych czynników" weglotwórczych (zwykle znacznie wie¬ cej zas w atmosferze wedlug wynalazku wystarczy go tylko do 10% objetosciowych w przypadku 40 atmosfery wegloazotujacej i tylko do 5% objetos¬ ciowych w przypadku atmosfery naweglajacej. Tak duze róznice w zawartosci czynnika weglotwórcze¬ go wynikaja stad, ze w znanych atmosferach tylko czesc czynnika weglotwórczego byla wykorzystana 45 . dla celów dyfuzji. Pozostala czesc tego czynnika potrzebna byla dla zwiazania wolnego tlenu.Wynalazek przedstawiono blizej w ponizszych przykladach wykonania: Przyklad I. Regulowana, beztlenowa atmo- 50 sfera do naweglania sworzni wykonanych ze stali Druk WZKart.^ Z Cena 45 4 14HG sklada sie z 94% objetosciowych gazu odpa¬ dowego pochodzacego z kriogenicznej przeróbki ga¬ zu ziemnego zawierajacego hel, 1% objetosciowych metanu i 5% objetosciowych wodoru. Zachowanie takiego skladu atmosfery przez regulacje doplywu metanu i wodoru podczas calego procesu nawegla¬ nia pozwala uzyskac po dwóch godzinach wygrze¬ wania warstwe naweglana o grubosci 0,8 milime¬ tra i powierzchniowym stezeniu 0,95%.Przyklad II. Regulowana, beztlenowa atmo¬ sfera do wegloazotowania tarcz wykonanych ze stali 30HGT. sklada sie z 88% objetosciowych ga¬ zu odpadowego pochodzacego z kriogenicznej prze¬ róbki gazu ziemnego zawierajacego hel, 10% obje¬ tosciowych amoniaku oraz 2% objetosciowych me¬ tanu. Zachowanie takiego skladu atmosfery przez regulacje doplywu metanu i amoniaku podczas calego procesu wegloazotowania pozwala uzyskac po dwóch godzinach wygrzewania warstwe weglo* azotowa o grubosci 0,4 milimetra, zawierajaca na powierzchni 0,8% wegla i 0,6% azotu.Sklad gazu odpadowego w obydwu przykladach wykonania jest nastepujacy: 98,85% objetosciowych azotu, od 0 do 0,98% objetosciowych metanu i do 0,07% helu.Zastrzezenia patentowe 1. Regulowana, beztlenowa atmosfera do naweg¬ lania metali i ich stoppw zawierajaca azot jako gaz chroniacy obrabiane przedmioty przed utlenia¬ niem, wodór oraz dyfuzyjna atmosfere naweglaja- ca zawierajaca zwiazek weglotwórczy, zwlaszcza metan lub propan, znamienna tym, ze zawiera od 85 do 99,9% objetosciowych gazu odpadowego po¬ chodzacego z kriogenicznej przeróbki gazu ziemne¬ go, od 0,1 do 5% objetosciowych zwiazku -weglo¬ twórczego, zwlaszcza metanu lub propanu oraz od 0 do 10% objetosciowych wodoru. 2. Regulowana, beztlenowa atmosfera do weglo¬ azotowania metali r ich stopów zawierajaca azot ja¬ ko gaz chroniacy obrabiane przedmioty przed utle¬ nianiem oraz dyfuzyjna atmosfera wegloazotujaca zlozona z amoniaku oraz zwiazku weglotwórczego, zwlaszcza metanu lub propanu, znamienna tym, ze zawiera od 80 do 99,8% objetosciowych gazu odpa¬ dowego " pochodzacego z kriogenicznej przeróbki gazu ziemnego, od 0,1 do 10% objetosciowych zwiazku weglotwórczego, zwlaszcza metanu lub propanu oraz od 0,1 do 10% objetosciowych amo¬ niaku. im. H-5270. • zl PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Regulowana, beztlenowa atmosfera do naweg¬ lania metali i ich stoppw zawierajaca azot jako gaz chroniacy obrabiane przedmioty przed utlenia¬ niem, wodór oraz dyfuzyjna atmosfere naweglaja- ca zawierajaca zwiazek weglotwórczy, zwlaszcza metan lub propan, znamienna tym, ze zawiera od 85 do 99,9% objetosciowych gazu odpadowego po¬ chodzacego z kriogenicznej przeróbki gazu ziemne¬ go, od 0,1 do 5% objetosciowych zwiazku -weglo¬ twórczego, zwlaszcza metanu lub propanu oraz od 0 do 10% objetosciowych wodoru.
2. 2. Regulowana, beztlenowa atmosfera do weglo¬ azotowania metali r ich stopów zawierajaca azot ja¬ ko gaz chroniacy obrabiane przedmioty przed utle¬ nianiem oraz dyfuzyjna atmosfera wegloazotujaca zlozona z amoniaku oraz zwiazku weglotwórczego, zwlaszcza metanu lub propanu, znamienna tym, ze zawiera od 80 do 99,8% objetosciowych gazu odpa¬ dowego " pochodzacego z kriogenicznej przeróbki gazu ziemnego, od 0,1 do 10% objetosciowych zwiazku weglotwórczego, zwlaszcza metanu lub propanu oraz od 0,1 do 10% objetosciowych amo¬ niaku. im. H-5270. • zl PL