RU1427870C

RU1427870C - Method of chemical heat treating of steel articles

Info

Publication number: RU1427870C
Authority: RU
Inventors: Ю.М. Лахтин; Я.Д. Коган; В.И. Солдатов; С.П. Бибиков; А.Е. Межонов; В.А. Александров; Е.В. Скиданов
Original assignee: Московский Автомобильно-Дорожный Институт
Priority date: 1986-03-07
Filing date: 1986-03-07
Publication date: 1993-06-07

Abstract

Изобретение от оситс к химико- термической обработке и может быть использовано дл антикоррозионного азотировани стальных деталей машин и механизмов. Цель изобретени - повышение коррозионной стойкости изделий . Способ химико-термической обработки стальных изделий включает азотирование при 502-700 С в насьвцаю- щей атмосфере с азотным потенциалом, обеспечивающим получение издели на поверхности -фазы, последующую из.о- термическую выдержку при температуре азотировани в окислите.пьн9Й атмосфере , содержащей ДО-80 об.% боздуха и 20-60 об,% аммиака. Причем изотер мическук ввдержку провод т в герметично замкнутом контейнере да достижени степени диссоциации аммиака 95-97%. 1 табл.The invention relates to chemical heat treatment and can be used for anticorrosive nitriding of steel parts of machines and mechanisms. The purpose of the invention is to increase the corrosion resistance of products. A method for the chemical-thermal treatment of steel products involves nitriding at 502-700 C in a nascent atmosphere with a nitrogen potential, which provides a product on the surface of the phase, followed by thermal exposure at a nitriding temperature in an oxidize. 80 vol.% Bozdukha and 20-60 vol.% Ammonia. Moreover, the isothermal hold is carried out in a hermetically sealed container to achieve an ammonia dissociation degree of 95-97%. 1 tab.

Description

Изобретение относитс к металлургии , а именно к химико-тррмической обработке, и может быть использовано дл антикоррозионного азотироаани стальных деталей машин и механизмов.The invention relates to metallurgy, in particular to chemical and thermal treatment, and can be used for anticorrosion nitriding of steel parts of machines and mechanisms.

Цель изобретени - повышение коррозионной стойкости изделий, The purpose of the invention is to increase the corrosion resistance of products,

Способ химико-термической обработки заключаетс в том, что издели помещают в печь преимущественно шахтного типа, нагревают до 500- и азотируют при этой температуре в насыпающей атмосфере потенциалом , обеспечивающим получение на поверхности 6-фазь1, Затем в печь подают 60-20 об.% аммиака и 40-80 об,% воздуха и герметизируют контейнер. Изотермическую вьщержку и охлаждение провод т в герметично замкнутом контейнере , причем пьщержку провод т пр температуре азотировани до степени диссоциации аммиака 95-97%.The chemical-thermal treatment method consists in placing the products in a predominantly shaft type furnace, heating to 500 and nitriding at this temperature in a pouring atmosphere with the potential to produce 6-phase1 on the surface, then 60-20 vol.% Are fed into the furnace ammonia and 40-80 vol% air and seal the container. Isothermal holding and cooling is carried out in a hermetically sealed container, wherein the cooking is carried out at a nitriding temperature to an ammonia dissociation degree of 95-97%.

После герметизации контейнера происходит диссоциаци аммиака, образовавшийс водород св зьшаетс с кислородом воздуха с образованием паров воды,After sealing the container, ammonia dissociates, the hydrogen formed binds to atmospheric oxygen to form water vapor.

В процессе изотермической вьщерж- ки к охлаждени в окислительной атмосфере происходит образование оксидной пленки на поверхности изделий , -обеспечивающей высокую коррозионную стойкость Изотермическую вьщержку провод т в течение времени, достаточного дл достижени степени диссоциации аммиака не ниже 95-97%, Практически така диссоциаци аммиака необходима дл св зьюани в воду кислорода воздуха. При высоком содержании кислорода (ггри степени диссоциации меньше 95%) на поверхности издели формируетс рыхла оксидна пленка, котора обладает низкой коррозионной стойкостью. При степени диссоциации аммиака 95-97% остаточна концентраци кислорода мала и на поверхности издели образуетс плотна коррозионно-стойка оксидна пленка. Оксидна пленка формируетс более плотной, так как ее формирование происходит в вакууме образующемс при охлаждении в герметичном контейнере.In the process of isothermal drawing to cooling in an oxidizing atmosphere, an oxide film forms on the surface of the products, providing high corrosion resistance. Isothermal drawing is carried out for a time sufficient to achieve a degree of ammonia dissociation of at least 95-97%. Practically, such ammonia dissociation is necessary for binding air oxygen to water. At a high oxygen content (the degree of dissociation is less than 95%), a loose oxide film forms on the surface of the product, which has a low corrosion resistance. With an ammonia dissociation degree of 95-97%, the residual oxygen concentration is low and a dense corrosion-resistant oxide film forms on the surface of the article. The oxide film is formed more dense, since its formation occurs in a vacuum formed during cooling in an airtight container.

Достижение 95 об,% степени диссоциации йммиака определ ет минимальную изотермическую выдержку в герметически замкнутом конт ейнере. Максимальную длительность изотерми- Achievement of 95 vol% of the degree of dissociation of ammonia determines the minimum isothermal exposure in a hermetically sealed container. The maximum duration of isothermal

55

00

55

00

55

00

55

00

55

ческой ньде.жки необходимо ограничить степенью диссоциации аммиака 97 об,%, протекающей за ограниченное врем (завис шее от объема, загрузки печи, в нашем случае дл контейнера объемом 2 л - 3-5 мин). Достижение большей степени диссоциации требует более длительной изотермической вьдержки в окислительной атмосфере. За это врем происходит рассасьшание нитрида и диффузионного сло , что резко снижает коррозионную стойкость поверхности и физико-механические характеристики изде-. ЛИЯ в целом,In particular, it is necessary to limit the degree of dissociation of ammonia to 97 vol%, which takes place over a limited time (depending on the volume and loading of the furnace, in our case for a container with a volume of 2 l, 3-5 minutes). Achieving a greater degree of dissociation requires a longer isothermal aging in an oxidizing atmosphere. During this time, the nitride and diffusion layer are resorbed, which sharply reduces the corrosion resistance of the surface and the physical and mechanical characteristics of the product. LIA as a whole,

Изобретение иллюстрируетс следующим примером, . .The invention is illustrated by the following example. .

Детали обезжиривали ацетоном, помещали в контейнер. Контейнер продували аммиаком и помещали в печь. Азотировали при температуре изотермической вьщержки в течение 3 ч в частично диссоциированном аммиаке с азотным потенциалом на входе в ечь IT Р„„ /РН Затем в контейнер подали окислительную атмосферу , состо щую из 40 об,% аммиака и 60 об,% воздухаS после чего .герметично закрьши контейнерДперек- рьши входной и выходной патрубки контейнера ) , После вьздержки в течение 5 мин показани манометра практически перестали увеличиватьс , это говорит о практически полной диссоциации ам- миак а (95-97%), Контейнер извлекали из печи и охлажд.али на воздухе. По достижении 50-80 С контейнер разгер- метизировали, детали извлекали из него. На обработанных детал х образовалась плотна пленка оксидов железа , Parts were degreased with acetone and placed in a container. The container was purged with ammonia and placed in an oven. Nitriding at an isothermal holding temperature for 3 h in partially dissociated ammonia with a nitrogen potential at the inlet of the IT Р „„ / РН furnace, then an oxidizing atmosphere was introduced into the container, consisting of 40 vol% ammonia and 60 vol% air S after which. tightly close the container; cross the inlet and outlet nozzles of the container), after holding for 5 minutes, the pressure gauge readings almost stopped increasing, this indicates almost complete dissociation of ammonia (95-97%), the container was removed from the furnace and cooled. air heh. Upon reaching 50-80 C, the container was depressurized, the parts were removed from it. A dense film of iron oxides formed on the treated parts.

Испытание коррозионной стойкости проводили на потенциостате n-5827M,v В качестве агрессивной среды не- пользовали 3%-ный водный раствор хлористого натри . Коррозионный потенциал обработанной поверхности составил 180 мВ,Corrosion resistance test was carried out on potentiostat n-5827M, v A 3% aqueous solution of sodium chloride was used as an aggressive medium. The corrosion potential of the treated surface was 180 mV,

Примеры вьтолнени обработки по предложенному способу представлены в таблице,Examples of processing by the proposed method are presented in the table,

Из таблицы видно, что азотирование по предложенному способу дает более высокий коррозионный потенциал, . Более продолжительные испытани , а течение 15ч, показали, что коррозионный потенциал деталей, обработанных .по предлагаемому способу, принимал более положительное значение (до Е +50 мВ), что указьшаёт наThe table shows that the nitriding of the proposed method gives a higher corrosion potential,. Longer tests, and over 15 hours, showed that the corrosion potential of the parts processed by the proposed method took a more positive value (up to E +50 mV), which indicates

1427870 .. i1427870 .. i

увеличить срок службы стальных деталей машин и механизмов.increase the service life of steel parts of machines and mechanisms.

увеличение коррозионной стойкости поверхности (совершенствование пас сивированной пленки за счет компонентов агрессивной среды - 0«, H,jO) . У деталей, обработанных по способу- прототипу, после длительны испыта.- ний установлено дальнейшее раэблаго- раживание потенциала (до Е -400 мВ) что указывает на активирование коррозионного процесса, а на поверхности деталей по вились рыжие по цвету питтинги .increased corrosion resistance of the surface (improvement of the passivated film due to components of an aggressive environment - 0 “, H, jO) After prototypes of the parts processed by the prototype method, further re-conditioning of the potential (up to E-400 mV) was established, which indicates the activation of the corrosion process, and pits appeared red in color on the surface of the parts.

Обработка по предлагаемому способу позвол ет повысить коррозионную стойкость стальных деталей в 1,4 раProcessing by the proposed method allows to increase the corrosion resistance of steel parts in 1.4 ra

за- по сравнению с известньм способом, 2Q и охлаждение осуществл ют в герметичполуча одновременно все преимущества упрочн ющего процесса азотировани - твердость, износостойкость и др. Использование предлагаемого способа в промьгашецности позвол етin comparison with the known method, 2Q and cooling are carried out in a sealed production at the same time all the advantages of the hardening nitriding process — hardness, wear resistance, etc. Using the proposed method in industrial applications allows

ИзвестныйFamous

580 100 Ш,О580 100 W, O

ПредложенныйProposed

580 80 NH, 20 (Nj+ Hj) 60 40580 80 NH, 20 (Nj + Hj) 60 40

80 ii 80 ii

iiii

580 580 520 680 580 580 580580 580 520 680 580 580 580

80 NH, 20 Nj80 NH, 20 Nj

llll

60 60 60 90 1060 60 60 90 10

Claims

The claims

A method of chemical-thermal treatment of steel parts, including heating and holding in a nitrogen-containing atmosphere, followed by nitrogen potential, which provides products on the surface of the phase, isothermal deposition in an oxidizing atmosphere and cooling,

which, in order to increase the corrosion resistance of products, the oxidizing atmosphere contains 40-80 volts of air and 20-60 volts of ammonia, and isothermal aging

but in a closed container, moreover, isothermal extraction is carried out at a nitriding temperature until the degree of dissociation of ammonia reaches 95-97%,

) 00

40 60 20 40 40 40

to

90

-330

-250 -190 -195 -220 -185 -295 -315