PL204202B1 - Mieszanina węglowodorowa do nawęglania stali w podciśnieniu - Google Patents
Mieszanina węglowodorowa do nawęglania stali w podciśnieniuInfo
- 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
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000005255 carburizing Methods 0.000 claims abstract description 10
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 claims abstract description 6
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 229930195735 unsaturated hydrocarbon Natural products 0.000 abstract 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000005256 carbonitriding Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical group 0.000 description 1
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 1
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
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
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING 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
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
- C21D1/773—Methods 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)
- 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.
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 |
| US10/531,690 US7513958B2 (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. |
| EP03808918A EP1558780B1 (en) | 2002-10-21 | 2003-07-02 | Hydrocarbon gas mixture for the under-pressure carburizing of steel |
| PCT/PL2003/000066 WO2004035853A1 (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)
| 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 |
| JP5650739B2 (ja) | 2009-08-07 | 2015-01-07 | スウエイジロク・カンパニー | 低真空下での低温浸炭 |
| PL215952B1 (pl) | 2011-05-05 | 2014-02-28 | Politechnika Lodzka | Sposób wytwarzania trójskladnikowej mieszanki naweglajacej i urzadzenie do wytwarzania trójskladnikowej mieszanki naweglajacej |
| SG11201403969UA (en) | 2012-01-20 | 2014-08-28 | Swagelok Co | 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 |
| MX385355B (es) * | 2017-01-13 | 2025-03-18 | Thyssenkrupp Presta De Mexico 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)
| 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 |
| ATE203572T1 (de) | 1997-06-03 | 2001-08-15 | Ipsen Int 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 |
-
2002
- 2002-10-21 PL PL356754A patent/PL204202B1/pl unknown
-
2003
- 2003-07-02 DE DE60315693T patent/DE60315693T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2003-07-02 US US10/531,690 patent/US7513958B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-07-02 ES ES03808918T patent/ES2291745T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2003-07-02 EP EP03808918A patent/EP1558780B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-07-02 WO PCT/PL2003/000066 patent/WO2004035853A1/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20060102254A1 (en) | 2006-05-18 |
| WO2004035853A1 (en) | 2004-04-29 |
| US7513958B2 (en) | 2009-04-07 |
| DE60315693D1 (de) | 2007-09-27 |
| EP1558780B1 (en) | 2007-08-15 |
| ES2291745T3 (es) | 2008-03-01 |
| DE60315693T2 (de) | 2008-06-05 |
| PL356754A1 (pl) | 2004-05-04 |
| EP1558780A1 (en) | 2005-08-03 |
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 | |
| PL204202B1 (pl) | Mieszanina węglowodorowa do nawęglania stali w podciśnieniu | |
| JP3839615B2 (ja) | 真空浸炭方法 | |
| 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 | |
| EP0027649A1 (en) | Protective atmosphere process for annealing and or spheroidizing ferrous metals | |
| 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 | |
| KR101119497B1 (ko) | 가스 순환장치를 구비한 열처리로 | |
| JP2002356763A (ja) | ガス浸炭方法及びその装置 | |
| WO2008083033A3 (en) | Method for oxygen free carburization in atmospheric pressure furnaces | |
| RU2152452C1 (ru) | Способ антифрикционной химико-термической обработки инструментальных сталей | |
| JP2023081833A (ja) | 熱処理方法 | |
| King et al. | Ammonia dissociation in the fluidised bed furnace | |
| JP2024151517A (ja) | 熱処理方法 | |
| WO2018131993A1 (es) | Proceso de carburizado a baja presión | |
| JPH0586417A (ja) | 強度向上表面処理方法 | |
| JP2008509282A (ja) | 低圧熱化学的処理機械 | |
| CA2285720A1 (en) | Nitriding process | |
| TH39053B (th) | วิธีการของการคาร์โบไนไทรด์ด้วยสุญญากาศ |