Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki cieplnej czesci lozysk tocznych i niektórych typów narzedzi z niskostopowych stali nadeutektoidalnych, na przyklad narzedzi pomiarowych, narzedzi do obróbki plastycznej na zimno i niektórych rodzajów narzedzi skrawajacych, od których oprócz wysokiej odpornosci na zuzycie scierne wymaga sie dostatecznej ciagliwosci i niekiedy wysokiej wytrzymalosci zmeczeniowej.Wyzej wymienione wyroby produkuje sie ze stali zawierajacych okolo 1% wegla i 1,5% chromur z ewentualnymi dodatkami innych pierwiastków, jak molibden, krzem i mangan. Znana obróbka cieplna tych wyrobów polega na: podgrzewaniu w piecach z atmosfera powietrzna lub chroniaca stal przed utlenianiem i odweglaniem do temperatury austenityzowania, wynoszacej zazwyczaj 820~860°C\ austenityzowaniu w czasie -30 minut, nastepnie oziebianiu wolejach mineralnych o temperaturze zazwyczaj 4G~80°C i odpuszczaniu w temperaturze 150-170°C w czasie 2 4 godzin.W przypadku narzedzi pomiarowych i niektórych precyzyjnych lozysk tocznych stosowane jest po oziebianiu w oleju wymrazanie w temperaturach ujemnych zazwyczaj okolo -70°C, a po odpuszczaniu równiez stabilizowanie w temperaturze okolo 120° w czasie do kilkudziesieciu godzin oraz stabilizowanie naturalne w temperaturze otoczenia w czasie do kilku miesiecy. Procesy wymrazania i stabilizowania maja na celu dokonanie sie przemian fazowych metastabilnych skladników struktury to jest austenitu szczatkowego, i martenzytu tetragonalnego, w struktury bardziej stabilne, jak równiez zmniejszenie naprezen wlasnych.Glówna wada podanej wyzej obróbki cieplnej sa stosunkowo znaczne odksztalcenia hartownicze, zmuszajace do pozostawiania odpowiednio duzych naddatków szlifierskich oraz niedostateczna w niektórych rodzajach wyrobów stabilnosc struktury, po odpuszczaniu w podanych wyzej warunkach, Równiez odpornosc na zuzycie scierne w niektórych zastosowaniach jest niewystarczajaca.Zmniejszenie wymienionych wad mozna uzyskac znanymi, lecz z nizej wyjasnionych wzgledów technicz¬ nych i ekonomicznych bardzo rzadko stosowanymi metodami, a mianowicie przez stosowanie hartowania2 97 308 z przemiana izotermiczna na przyklad w zakresie temperatur osrodka oziebiajacego 200-240°C przy czasie przemiany 3-4 godzin w przypadku stali zawierajacej okolo 1% C i okolo 1,5% Cr lub przez stosowania kilkugodzinnego wegloazotowania w stalej temperaturze wyzej od temperatury przemiany Ac\^ to jest równoczesne nasycanie wierzchniej warstwy stali weglem i azotem, zahartowanie i odpuszczanie w temperaturach do 250°C w czasie '2-4 godzin. Wymagany potencjal weglowy i azotowy atmpsfery nie byl dotychczas jednoznacznie okreslony.Hartowanie izotermiczne zmniejsza znacznie naprezenia i odksztalcenia hartownicze oraz polepsza ciagli- wosc i stabilnosc wymiarowa, lecz wskutek obnizenia twardosci do 57—60 HRC w wiekszosci przypadków nie moze byc zastosowane. Weglowoazotowanie natomiast w podanych wyzej warunkach poprawia odpornosc na scieranie i zmeczenie toczne, zwieksza stabilnosc wymiarowa dzieki podwyzszeniu temperatury odpuszczania oraz nadaje wyrobom zdolnosc do pracy w temperaturach do okolo 250°C, lecz nie zmniejsza duzych naprezen i odksztalcen hartowniczych. Ponadto osiagalna przy oplacalnym kilkugodzinnym czasie procesu grubosc warstwy dyfuzyjnej wynosi 0,3—0,4 mm, co jest w wielu przypadkach niewystarczajace w stosiinku do wielkosci odksztalcen hartowniczych i koniecznych naddatków szlifierskich.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze laczy sie w jednym cyklu obróbki cieplnej operacje wegloazotowania oraz operacje hartownia z.przemiana izotermiczna, przy czym operacje wegloazotowania prowadzi sie dwustopniowo, a w doprowadzanej atmosferze w czasie wegloazotowania potencjal weglowy jest wyzszy od zawartosci wegla w roztworze stalym o 0,2—0,6% natomiast potencjal azotowy wynosi od 0,1—0,3%.Temperatura detali wegloazotowanych w czasie pierwszego stopnia jest wyzsza o okolo 20°C od temperatury przemiany Acik temperatura przemiany eutektoidalnej ferrytu, i amentytu w austenit dla danej stali, a tempera¬ tura detali wegloazotowanych w czasie drugiego stopnia jest wyzsza o okolo 60°C od temperatury Acjk dla danej stali. Natomiast temperatura kapieli hartowniczej w której izotermicznie hartuje sie detale po wegloazoto- waniu jest do 40°C wyzsza od temperatury Ms temperatura przemiany marteuzytycznej stali dla danej stali, po czym hartowane detale przechodza zabieg wymrazania, a nastepnie odpuszczania w temperaturze nie wyzszej niz 250°C.Polaczenie zalet wegloazotowania i izoiermicznego hartowania oraz modyfikacja parametrów technologicz¬ nych wegloazotowania pozwala zwiekszyc szybkosc dyfuzji i tym samym grubosc warstwy, w tym samym czasie procesu, jak równiez nadac warstwie korzystniejsza strukture. Sposób obróbki cieplnej wedlug wynalazku eliminuje wady stosowania samego izotermicznego hartowania oraz stosowania samego wegloazotowania w stalej temperaturze z nastepnym hartowaniem zwyklym.Przedmiot wynalazku przedstawiony zostal ponizej w przykladach wykonania.Przyklad!. Do pieca wglebnego o konstrukcji przystosowanej do obróbki cieplno-chemicznej, nagrzanego do temperatury okolo 750°C, zaladowano wsad wewnetrznych pierscieni lozysk stozkowych typu 32211A o srednicy wewnetrznej 55 m ze stali zawierajacej 0,97% Cu 1,45% Cr. Po szczelnym zaniknieciu pokrywy pieca z wbudowanym urzadzeniem do cyrkulacji atmosfery rozpoczeto dozowanie cieczy organicznej, która w temperaturze pieca ulega pirolizie wytwarzajac atmosfere wegloazotujaca o potencjale weglowym okolo 1,3%C i azotowym okolo 0,4% N. Wsad podgrzewano do temperatury 800°C i wytrzymano przy tej temperatu¬ rze przez 2 godziny. Nastepnie podgrzano wsad do 830°C i wytrzymano dalsze 2 godziny, po czym austenityzowano go w temperaturze 850°C przez 20 minut. Po otwarciu pokrywy pieca wsad pierscieni zostal szybko przeniesiony do wanny hartowniczej z olejem o duzej zdolnosci chlodzacej, podgrzanym do temperatury 200°C. Po wytrzymaniu pierscieni woleju przez 3 godziny i dochlodzeniu go w powietrzu do temperatury otoczenia, stwierdzono, ze twardosc pierscienia wynosi 67 HRC. Nastepnie odpuszczenie w temperaturze 250°C przez 2 godziny spowodowalo spadek twardosci do 62 HRC. Grubosc warstwy dyfuzyjnej wynosila okolo 0,5 mm. Po oszlifowaniu pierscieni i zmontowaniu lozysk, przeprowadzono na specjalnych stanowiskach badawczych, tzw. badania stendowe 25 sztuk lozysk na trwalosc zmeczeniowa. Badanie przeprowadzono pod obciazeniem lozysk sile poprzeczna 2615 kG przy predkosci obrotowej 1400 obrotów na minute.W identycznych warunkach przebadano równiez 25 sztuk lozysk po konwencjonalnej obróbce cieplnej z biezacej produkcji. Tak zwana trwalosc umowna to jest czas do zuzycia zmeczeniowego 10% badanej grupy lozysk dla lozysk po konwencjonalnej obróbce cieplnej wyniosla 135 godzin, natomiast dla lozysk z wegloazo-, towanymi pierscieniami wyniosla 240 godzin, co oznacza wzrost trwalosci o 78%.Pr zy kl ad U. Do pieca przelotowego z rusztem wstrzasowym nagrzanego do temperatury 800°C wypelnionego atmosfera endotermiczna z dodatkiem propanu i amoniaku gazowego w ilosciach potrzebnych do uzyskania potencjalu weglowego okolo 1,3% i azotowego okolo 0,3% N, zaladowano wzorce dlugosci tzw. plytki wzorcowe o przekroju poprzecznym 35,2 X 0,2 mm 1 dlugosci 50,15 mm ze stali zawierajacej 0,95%C i 1,55% Cr. Wsad wegloazotowano przy 800°C przez 2 godziny, przy 820°C przez dalsze 2 godziny i austenityzowano przy 840°C przez 0,5 godzin, po czym hartowano go w oleju o temperaturze 40°C. Po97308 3 doch ludzeniu w powietrzu do temperatury otoczenia plytki wymrazano w temperaturze -70°C przez 20 godzin, ogrzewano do temperatury otoczenia odpuszczano w 120°C przez 2 godziny, ponownie wymrazano w temperatu¬ rze 70°C przez 8 godzin i ponownie odpuszczano w temperaturze 220°C przez 2 godziny.Po oszlifowaniu wstepnym przeprowadzono trzecie odpuszczanie w 130°C przez 24 godziny, uzyskujac twardosc 64 HRC. Po koncowym oszlifowaniu i docieraniu przeprowadzono bardzo dokladny pomiar dlugosci, fest stabilnosci wymiarowej przez gotowanie w roztworze dwuchromianu potasowego przez 24 godziny i ponowny pomiar dlugosci. Srednie zmniejszenie dlugosci plytek wynoszace 0,02 mikrometra swiadczy o osiagnieciu bardzo dobrej stabilnosci wymiarowej. PL