PL129264B1 - Process for ammonia nitriding the surface of steel products,especially of tools made of high-speed steels - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób azotowania gazowego powierzchni wyrobów stalowych, zwlaszcza narzedzi ze stali szybkotnacych.Znany jest, z opisu patentowego PRL nr 85 924, sposób azotowania gazowego, prowadzo¬ nego w reaktorze z gazem niezjonizowanym lub zjonizowanym, polegajacy na tym, ze po umieszczeniu wsadu w reaktorze usuwa sie z reaktora powietrze przez przeplukanie amonia¬ kiem, gazem obojetnym lub przez obnizenie cisnienia, po czym wsad nagrzewa sie utrzymu¬ jac stale natezenie przeplywu amoniaku lub gazu obojetnego, a po osiagnieciu temperatury co najmniej 400 C reguluje sie natezenie przeplywu amoniaku lub wlacza jego przeplyw, gdy do plukania stosowano gaz obojetny. Sposób charakteryzuje sie tym, ze do NH dodaje sie w sposób ciagly lub okresowy co najmniej jeden gaz taki jak Ar, H2, N2 zdysocjowany NH_, gaz egzo lub endo, produkty rozkladu cieklych zwiazków organicznych, tlen, pare wodna lub chlorowodór o udziale tych gazów od 0 - 100$, przy czym proces prowadzi sie przy cisnieniu nie wiekszym jak okolo 0,10 MPa i temperaturze ponad 400° C. Komore pieca wglebnego ogrzewa sie do 530° C a proces prowadzi sie w okolo 450° C. Liczba wymian atmosfery jest nie mniejsza jak 0,25 objetosci reaktora na godzine.Znany jest z opisu patentowego Republiki Federalnej Niemiec nr 2 336 680 sposób azotonaweglania gazowego polegajacy na tym, ze obniza sie cisnienie w reaktorze do okolo 25 Pa, podgrzewa sie wsad do temperatury azotonaweglania, po osiagnieciu tej temperatury doprowadza sie do reaktora gaz ziemny az do osiagniecia cisnienia wynoszacego zwykle 15-20 kPa a nastepnie doprowadza sie amoniak az uzyska sie2 129 264 cisnienie 1,5 — 3 razy wyzsze od cisnienia gazu ziemnego, zwykle 45 - 55 kPa, przy czym caly czas podgrzewa sie aby temperatura azotonaweglania 550 - 590 C byla utrzymana* Azotuje sie krótko, zwykle przez okolo 10 minut, po czym ponownie Bie obniza cisnienie do okolo 25 Pa i cykl taki powtarza sie do okolo 20 razy. W drugim wariancie znanego rozwiazania najpierw wprowadza sie amoniak do osiagniecia cisnienia okolo 25 - 40 kPa a nastepnie gaz ziemny, tak aby cisnienie laczne obydwu gazów wynioslo 45 - 55 kPa po czym azotuje sie przez okolo 10 minut i odsysa gazy do okolo 25 Pa, nastepnie ponawiajac cykl.Znane sposoby maja te wade, ze prowadza do uzyskania warstwy azotków o niezbyt równomier¬ nej strukturze powierzchniowej i niezbyt jednolitych wlasciwosciach, zwlaszcza jesli chodzi o wytworzenie twardszych warstw azotków.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu azotowania gazowego powierzchni prowadzacego do uzyskania warstw azotków o bardziej równomiernej strukturze i bardziej jednolitych wlasciwosciach, zwlaszcza dla warstw twardszych to znaczy o wiekszej zawartosci azotków.Sposób azotowania gazowego powierzchni przedmiotów stalowych, zwlaszcza narzedzi ze stali szybkotnacych, prowadzony poczatkowo przy obnizonym cisnieniu, w reaktorze z którego po na¬ pelnieniu go przedmiotami usuwa sie powietrze przez obnizenie cisnienia i podwyzsza sie temperature przedmiotów do okolo 600 C a nastepnie podwyzsza sie cisnienie, wprowadzajac atmosfere azotujaca i utrzymujac przedmioty stalowe w tej atmosferze przez okreslony czas, wedlug istoty wynalazku charakteryzuje sie tym, ze równoczesnie prowadzi sie obnizanie cisnie¬ nia i podgrzewanie tak, ze przy obnizaniu cisnienia w reaktorze do wynoszacego od 10 Pa do _2 10 Pa nastepuje w tym samym czasie podwyzszanie temperatury przedmiotów w reaktorze do okolo 570 C i operacja jednoczesnego obnizania cisnienia i podgrzewanie trwa od 11 do 35 mi¬ nut a nastepnie Btopniowo podwyzsza sie cisnienie atmosfery zawartej w reaktorze przez doda¬ wanie amoniaku gazowego, tworzac atmosfere azotujaca skladajaca sie w zasadzie tylko z gazowe¬ go NH i utrzymuje sie przedmioty stalowe w atmosferze azotujacej przez okres od 2 godzin do 4 godz. 45 minut, podwyzszajac cisnienie poczatkowo do okolo 2,7 Pa, nastepnie do okolo 55 kPa a nastepnie stopniowo do wartosci cisnienia wynoszacej w koncowym etapie procesu do 0,4 MPa* Sposób azotowania gazowego wedlug wynalazku umozliwia lepsza desorbcje gazów powierzchnio¬ wych z obrabianych czesci, dyfuzje gazów podpowierzchniowych niezwiazanych chemicznie oraz oczyszczanie powierzchni z tlenków, co polepsza w pózniejszym etapie dyfuzje azotu i równo¬ miernosc dyfuzji azotu wglab powierzchni. Prowadzenie wlasciwego procesu azotowania w warun¬ kach podcisnienia umozliwia azotowanie wewnetrzne a prowadzenie procesu w koncowym jego etapie w warunkach nadcisnienia prowadzi do tworzenia sie w krótkim czasie twardych azotków typu 6 na powierzchni obrabianych przedmiotów. Oprócz tego azotowanie w warunkach podcisnienia prowadzi do oszczednosci amoniaku gazowego.Sposób wedlug wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania.Przyklad. Bo pieca retortowego wglebnego o srednicy retorty okolo 400 mm wlozono wsad o masie okolo 20 kg zlozony z wiertel ze stali SY/7M0 o skladzie chemicznym: C-0,85^, Cr-4 %\ W-6,5 Z\ Ni-0,35 %\ V-2 #* Mo-5 % i okolo 81,3 % Fe.Po zamknieciu retorty i wlaczeniu ogrzewania rozpoczeto odpompowywanie powietrza z retorty i prowadzono je do uzyskania 1,332 • 10" Pa i temperatury 560° C, po czym rozpoczeto dozowa¬ nie amoniaku gazowego, podwyzszajac cisnienie w retorcie poczatkowo do 2,664 Pa, a nastepnie129264 3 po 3 godz. procesu do 1 atn i po 30 minutach proces zakonczono a po ochlodzeniu wsadu z retorta rozladowano retorte. Proces wlasciwego azotowania prowadzono przez 3 godz, 30 min.Badania metalograficzne wykazaly rozlegla strefe azotowania wewnetrznego z lagodnym przejsciem do strefy twardych azotków typu S o grubosci okolo 10 /lim.Wtracen i nieciaglosci struktury w warstwie azotowanej nie zauwazono. Mikrotwardosc warstwy azotowanej wynosila okolo 650 /uHV02 przy twardosci rdzenia 63 HRC.Zastrzezenie patentowe Sposób azotowania gazowego powierzchni przedmiotów stalowych, zwlaszcza narzedzi ze stali szybkotnacych, prowadzony poczatkowo przy obnizonym cisnieniu, w reaktorze z którego po na¬ pelnieniu go przedmiotami usuwa sie powietrze przez obnizenie cisnienia i podwyzsza sie temperature przedmiotów do okolo 600 C a nastepnie podwyzsza sie cisnienie, wprowadzajac atmosfere azotujaca i utrzymujac przedmioty stalowe w tej atmosferze przez okreslony czas, znamienny tym, ze równoczesnie prowadzi sie obnizanie cisnienia i podgrzewanie 1 -2 tak, ze przy obnizaniu cisnienia w reaktorze do wynoszacego od 10 Pa do 10 Pa nastepuje w tym samym czasie podwyzszanie temperatury przedmiotów w reaktorze do okolo 570° C i opera¬ cja jednoczesnego obnizania cisnienia i podgrzewania trwa od 11 do 35 minut a nastepnie stopniowo podwyzsza sie cisnienie atmosfery zawartej w reaktorze przez dodawanie amoniaku gazowego, tworzac atmosfere azotujaca skladajaca sie w zasadzie tylko z gazowego NH i utrzy¬ muje sie przedmioty stalowe w tej atmosferze azotujacej przez okres od 2 godzin do 4 godz. 45 minut, podwyzszajac cisnienie poczatkowo do okolo 2,7 Pa, nastepnie do okolo 55 kPa a nastepnie stopniowo do wartosci cisnienia wynoszacej w koncowym etapie procesu do okolo 0,4 MPa. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób azotowania gazowego powierzchni przedmiotów stalowych, zwlaszcza narzedzi ze stali szybkotnacych, prowadzony poczatkowo przy obnizonym cisnieniu, w reaktorze z którego po na¬ pelnieniu go przedmiotami usuwa sie powietrze przez obnizenie cisnienia i podwyzsza sie temperature przedmiotów do okolo 600 C a nastepnie podwyzsza sie cisnienie, wprowadzajac atmosfere azotujaca i utrzymujac przedmioty stalowe w tej atmosferze przez okreslony czas, znamienny tym, ze równoczesnie prowadzi sie obnizanie cisnienia i podgrzewanie 1. -2 tak, ze przy obnizaniu cisnienia w reaktorze do wynoszacego od 10 Pa do 10 Pa nastepuje w tym samym czasie podwyzszanie temperatury przedmiotów w reaktorze do okolo 570° C i opera¬ cja jednoczesnego obnizania cisnienia i podgrzewania trwa od 11 do 35 minut a nastepnie stopniowo podwyzsza sie cisnienie atmosfery zawartej w reaktorze przez dodawanie amoniaku gazowego, tworzac atmosfere azotujaca skladajaca sie w zasadzie tylko z gazowego NH i utrzy¬ muje sie przedmioty stalowe w tej atmosferze azotujacej przez okres od 2 godzin do 4 godz. 45 minut, podwyzszajac cisnienie poczatkowo do okolo 2,7 Pa, nastepnie do okolo 55 kPa a nastepnie stopniowo do wartosci cisnienia wynoszacej w koncowym etapie procesu do okolo 0,4 MPa. PL