PL204202B1 - Mieszanina węglowodorowa do nawęglania stali w podciśnieniu - Google Patents

Mieszanina węglowodorowa do nawęglania stali w podciśnieniu

Info

Publication number
PL204202B1
PL204202B1 PL356754A PL35675402A PL204202B1 PL 204202 B1 PL204202 B1 PL 204202B1 PL 356754 A PL356754 A PL 356754A PL 35675402 A PL35675402 A PL 35675402A PL 204202 B1 PL204202 B1 PL 204202B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
mixture
carbon carrier
carburizing
negative pressure
steel
Prior art date
Application number
PL356754A
Other languages
English (en)
Other versions
PL356754A1 (pl
Inventor
Piotr Kula
Józef Olejnik
Paul Heilman
Original Assignee
Politechnika & Lstrok Odzka
Politechnika Łodzka
Seco Warwick Spo & Lstrok Ka A
Seco/Warwick Społka Akcyjna
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 Politechnika & Lstrok Odzka, Politechnika Łodzka, Seco Warwick Spo & Lstrok Ka A, Seco/Warwick Społka Akcyjna filed Critical Politechnika & Lstrok Odzka
Priority to PL356754A priority Critical patent/PL204202B1/pl
Priority to DE60315693T priority patent/DE60315693T2/de
Priority to PCT/PL2003/000066 priority patent/WO2004035853A1/en
Priority to ES03808918T priority patent/ES2291745T3/es
Priority to US10/531,690 priority patent/US7513958B2/en
Priority to EP03808918A priority patent/EP1558780B1/en
Publication of PL356754A1 publication Critical patent/PL356754A1/pl
Publication of PL204202B1 publication Critical patent/PL204202B1/pl

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
    • C23C8/20Carburising
    • C23C8/22Carburising of ferrous surfaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/74Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • C21D1/773Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material under reduced pressure or vacuum

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

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest mieszanina węglowodorowa do nawęglania stali w podciśnieniu, zwłaszcza elementów maszyn, pojazdów i wszelkich urządzeń mechanicznych w piecach próżniowych.
Znany jest z opisu patentowego amerykańskiego nr US 5 702 540 proces, według którego wsad stalowy obrabia się w próżni w obecności nośnika węgla, którym są nienasycone węglowodory alifatyczne, przy czym ciśnienie w komorze nie może być większe od 1 kPa.
W innym opisie patentowym amerykań skim nr US 6 187 111, przedstawione uż ycie nośnika węgla w postaci etylenu gazowego, przy ciśnieniu w komorze rzędu 1-10 kPa i temperaturze wsadu od 900 do 1100°C.
Znane jest także europejskie zgłoszenie patentowe nr EP O 882 811, w którym przedstawiono użycie nośnika węgla w postaci węglowodoru zawierającego węgiel i wodór w ścisłej proporcji 1:1.
Dla osiągnięcia pożądanego efektu nawęglania nośnik węgla - etylen lub acetylen dozowany jest w etapie nawęglania do gorącej komory pieca próżniowego w sposób ciągły lub okresowo. Nośnik węgla może być dozowany równocześnie z innymi gazami chemicznie obojętnymi, np. azotem, argonem lub aktywnymi, np. wodorem, w celu regulacji wydajności i czystości procesu nawęglania, a także z noś nikami azotu aktywnego, np. amoniakiem, w celu węgloazotowania stali.
Istota wynalazku polega na tym, że mieszanina węglowodorowa do nawęglania stali zawiera nośnik węgla w postaci mieszaniny etylenu i acetylenu, w proporcji objętościowej od 0,1 do 2,0, oraz modyfikator w postaci wodoru, w ilości od 0,7 do 1,6 objętości nośnika węgla, lub w postaci amoniaku, w iloś ci od 0,7 do 5,0 obję toś ci noś nika wę gla.
Mieszanina według wynalazku charakteryzuje się synergicznym efektem równomiernego nawęglania elementów o skomplikowanych kształtach, zwłaszcza zawierających wąskie, głębokie otwory o złożonych kształtach i zagłębieniach, oraz skuteczną eliminacją produktów ubocznych reakcji nawęglania próżniowego stali takich jak sadza lub smoła.
Wynalazek w jednym z możliwych zastosowań obrazują poniższe przykłady, przy czym kształt jednej z trzech stalowych próbek kontrolnych został uwidoczniony w dwóch przekrojach na załączonym rysunku.
P r z y k ł a d 1
Do komory pieca próżniowego o wymiarach 200x200x400 mm załadowano elementy ze stali niskowęglowej o łącznej powierzchni 0,4 m2, w tym trzy próbki kontrolne ze stali 16CrMn5 zawierające głębokie, wąskie otwory o złożonym kształcie. Po nagrzaniu ich w próżni do temperatury 950°C wprowadzono do komory pieca nośnik węgla zawierający etylen i acetylen w proporcji objętościowej 1, zmieszany z wodorem w proporcji objętościowej 1,17 ze stałą wydajnością 190 l/godzinę, utrzymując wewnątrz komory pulsujące ciśnienie w przedziale od 0,3 do 0,8 kPa (3 do 8 mbar). Elementy stalowe wygrzewano w temperaturze 950°C w tej atmosferze przez 20 minut a następnie w próżni przez 10 minut, po czym ochłodzono je w próżni do temperatury pokojowej. Na wszystkich powierzchniach próbek, w tym również w całym przekroju głębokiego otworu o złożonym kształcie stwierdzono wytworzenie warstwy nawęglonej o jednorodnej strukturze perlitycznej bez wydzieleń węglików wtórnych i jednakowej gruboś ci 0,44 +/- 0,05 mm, wyznaczonej wg kryterium struktury granicznej zawierającej 50% perlitu i 50% ferrytu. Na powierzchniach elementów nawęglonych i we wnętrzu komory pieca nie stwierdzono śladów sadzy ani smoły.
P r z y k ł a d 2
Do komory pieca próżniowego o wymiarach 200x200x400 mm załadowano elementy ze stali niskowęglowej o łącznej powierzchni 0,4 m2, w tym trzy próbki kontrolne wykonane ze stali 17CrNi zawierające głębokie, wąskie otwory o złożonym kształcie. Po nagrzaniu ich w próżni do temperatury 950°C wprowadzono nośnik węgla zawierający etylen i acetylen w proporcji objętościowej 1,83 zmieszany z wodorem w proporcji objętościowej 1,45 ze stałą wydajnością 208 l/godzinę utrzymując wewnątrz komory pulsujące ciśnienie w przedziale od 0,3 do 0,8 kPa (3 do 8 mbar). Elementy stalowe wygrzewano w temperaturze 950°C w tej atmosferze przez 20 minut a następnie w próżni przez 30 minut po czym ochłodzono je szybko do temperatury pokojowej w azocie o ciśnieniu podwyższonym do 600 kPa (6 bar). Na wszystkich powierzchniach próbek, w tym również w całym przekroju głębokiego otworu o złożonym kształcie stwierdzono wytworzenie warstwy nawęglonej o jednorodnej strukturze martenzytycznej bez wydzieleń węglików wtórnych i jednakowej grubości i 0,46 +/- 0,05 mm, wyznaczonej wg kryterium minimalnej twardości granicznej - 500 HV01. Na powierzchniach elementów nawęglonych i we wnętrzu komory pieca nie stwierdzono śladów sadzy ani smoły.

Claims (1)

  1. Mieszanina węglowodorowa do nawęglania stali w podciśnieniu, znamienna tym, że zawiera nośnik węgla w postaci mieszaniny etylenu i acetylenu, w proporcji objętościowej od 0,1 do 2,0, oraz modyfikator w postaci wodoru, w ilości od 0,7 do 1,6 objętości nośnika węgla, lub w postaci amoniaku, w iloś ci od 0,7 do 5,0 obję toś ci noś nika wę gla.
PL356754A 2002-10-21 2002-10-21 Mieszanina węglowodorowa do nawęglania stali w podciśnieniu PL204202B1 (pl)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL356754A PL204202B1 (pl) 2002-10-21 2002-10-21 Mieszanina węglowodorowa do nawęglania stali w podciśnieniu
DE60315693T DE60315693T2 (de) 2002-10-21 2003-07-02 Kohlenwasserstoffgasmischung zur druckaufkohlung von stahl
PCT/PL2003/000066 WO2004035853A1 (en) 2002-10-21 2003-07-02 Hydrocarbon gas mixture for the under-pressure carburizing of steel
ES03808918T ES2291745T3 (es) 2002-10-21 2003-07-02 Mezcla de gas de hidrocarburos para la carburacion a presion del acero.
US10/531,690 US7513958B2 (en) 2002-10-21 2003-07-02 Hydrocarbon gas mixture for the under-pressure carburizing of steel
EP03808918A EP1558780B1 (en) 2002-10-21 2003-07-02 Hydrocarbon gas mixture for the under-pressure carburizing of steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL356754A PL204202B1 (pl) 2002-10-21 2002-10-21 Mieszanina węglowodorowa do nawęglania stali w podciśnieniu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL356754A1 PL356754A1 (pl) 2004-05-04
PL204202B1 true PL204202B1 (pl) 2009-12-31

Family

ID=32105758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL356754A PL204202B1 (pl) 2002-10-21 2002-10-21 Mieszanina węglowodorowa do nawęglania stali w podciśnieniu

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7513958B2 (pl)
EP (1) EP1558780B1 (pl)
DE (1) DE60315693T2 (pl)
ES (1) ES2291745T3 (pl)
PL (1) PL204202B1 (pl)
WO (1) WO2004035853A1 (pl)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL210958B1 (pl) 2007-04-02 2012-03-30 Seco Warwick Społka Akcyjna Sposób i układ kontrolno-pomiarowy do kontroli aktywnej powierzchni wsadu w procesie nawęglania w podciśnieniu
DE102007047074A1 (de) * 2007-10-01 2009-04-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Aufkohlung von Werkstücken sowie Verwendung
AU2010279452B2 (en) 2009-08-07 2015-04-30 Swagelok Company Low temperature carburization under soft vacuum
PL215952B1 (pl) * 2011-05-05 2014-02-28 Politechnika Lodzka Sposób wytwarzania trójskladnikowej mieszanki naweglajacej i urzadzenie do wytwarzania trójskladnikowej mieszanki naweglajacej
EP2804965B1 (en) 2012-01-20 2020-09-16 Swagelok Company Concurrent flow of activating gas in low temperature carburization
JP6412436B2 (ja) * 2015-02-13 2018-10-24 ジヤトコ株式会社 真空浸炭方法及び真空浸炭装置
WO2018131993A1 (es) * 2017-01-13 2018-07-19 Thyssenkrupp Presta De México S.A. De C.V. Proceso de carburizado a baja presión
PL422596A1 (pl) * 2017-08-21 2019-02-25 Seco/Warwick Spółka Akcyjna Sposób nawęglania podciśnieniowego (LPC) elementów wykonanych ze stopów żelaza i innych metali

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5580397A (en) * 1995-01-26 1996-12-03 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Carbide and carbonitride surface treatment method for refractory metals
DE69613822T3 (de) 1995-03-29 2008-02-28 Jh Corp., Niwa Verfahren zur vakuumaufkohlung, verwendung einer vorrichtung zur vakuumaufkohlung und aufgekohlte stahlerzeugnisse
EP0882811B2 (de) 1997-06-03 2010-12-15 Ipsen International GmbH Verfahren zur Aufkohlung metallischer Werkstücke in einem Vakuum-Ofen
US6187111B1 (en) 1998-03-05 2001-02-13 Nachi-Fujikoshi Corp. Vacuum carburizing method
JP3839615B2 (ja) 1998-04-14 2006-11-01 株式会社不二越 真空浸炭方法
JP4092074B2 (ja) * 2000-12-28 2008-05-28 Dowaホールディングス株式会社 鉄鋼材料の真空浸炭方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20060102254A1 (en) 2006-05-18
DE60315693D1 (de) 2007-09-27
EP1558780A1 (en) 2005-08-03
PL356754A1 (pl) 2004-05-04
US7513958B2 (en) 2009-04-07
WO2004035853A1 (en) 2004-04-29
EP1558780B1 (en) 2007-08-15
ES2291745T3 (es) 2008-03-01
DE60315693T2 (de) 2008-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3931276B2 (ja) 真空浸炭窒化方法
US5702540A (en) Vacuum carburizing method and device, and carburized products
US20150159259A1 (en) Low Alloy Steel Carburization and Surface Microalloying Process
PL204202B1 (pl) Mieszanina węglowodorowa do nawęglania stali w podciśnieniu
JP3839615B2 (ja) 真空浸炭方法
JP2000336469A (ja) 真空浸炭方法及び装置
CN107858633A (zh) 一种取向硅钢的感应加热渗氮方法
JP3854851B2 (ja) 鋼材部品の浸炭方法
PL204747B1 (pl) Sposób nawęglania wyrobów stalowych w podciśnieniu
JP7253886B2 (ja) 鉄合金及び他の金属からなる被加工物の低圧浸炭(lpc)の方法
EP0027649A1 (en) Protective atmosphere process for annealing and or spheroidizing ferrous metals
KR101119497B1 (ko) 가스 순환장치를 구비한 열처리로
KR20020092837A (ko) 침탄 처리 방법
WO2008083033A3 (en) Method for oxygen free carburization in atmospheric pressure furnaces
JP2001262313A (ja) 真空浸炭方法
WO2018131993A1 (es) Proceso de carburizado a baja presión
JP2023081833A (ja) 熱処理方法
King et al. Ammonia dissociation in the fluidised bed furnace
JP2024151517A (ja) 熱処理方法
BR102018017111B1 (pt) Método de carburização em baixa pressão (lpc) de peças fabricadas de ligas de ferro
PL240534B1 (pl) Sposób nawęglania niskociśnieniowego (LPC)
KR20020089994A (ko) 가스질화 열처리 방법 및 그 장치