RU1808880C - Способ газовой цементации стальных изделий - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : способ включает нагрев стальных деталей при давлении 290-370 ГПа, насыщение в среде углеводородов при давлении 785-880 ГПа и диффузию при давлении 290-370 ГПа. 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к термической обработке, а именно к диффузионным способам обработки металлических изделий и может быть использовано при науглероживании в газах.

Целью изобретение  вл етс  ускорение процесса цементации, повышение экономичности процесса за счет увеличени  срока службы оборудовани .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе газовой цементации, включающем нагрев до температуры цементации, насыщение в среде углеводородов и диффузию , нагрев и диффузию провод т при давлении 290-370 ГПа, а насыщение при давлении 785-880 ГПа.

Существенным признаком предлагаемого способа газовой цементации, общим с существенным признаком способа, прин того за прототип,  вл етс  нагрев до температуры цементации, насыщение и диффузи .

Новым существенным признаком предлагаемого способа газовой цементации, отсутствующем в способе прин том за прототип,  вл етс  то, что нагрев до температуры цементации и диффузию провод т при давлении 290-370 ГПа, а это дает возможность использовать электрические печи сопротивлени  с герметичной ретортой и получить качественные детали, и ускорить процесс цементации.

%

Предлагаемый способ газовой цементации осуществл ют со следующей последовательностью выполнени  операций:

загружают детали в холодную печь;

снижают давление в печи до 19,6 ГПа;

нагревают до температуры цементации при давлении 290-370 Га;

насыщение в среде углеводородов при давлении 785-880 ГПа;

диффузи  при давлении 290-370 ГПа (насыщение и диффузию провод т несколь00

о

00

ко раз в зависимости от глубины цементо- ванного сло ); .

охлаждают и выгружают детали из печи;

определ ют глубину цементованного сло , содержание углерода в поверхности, величину зерна аустенита, обезуглероживание , механические свойства - после окончательной термообработки.

Ниже приведен пример конкретного осуществлени  способа газовой цементации,

Пример. Газовую цементацию проводили на установке, состо щей из модернизированной электрической шахтной печи сопротивлени  типа Ц60А, системы подвода насыщающей среды с контрольно-измерительной аппаратурой, вакуумной системы и системы автоматики.

В качестве насыщающей среды использовали природный газ.

Расход природного газа контролировали расходомером типа РМ-3, давление в печи - вакуумметром типа ЭКВ-IV.

Откачку печной атмосферы и отход щих газов производили вакуумным насосом типа 2НВР-5ДМ.

Управление температурным режимом осуществл ли потенциометром типа КСП-3.

Продолжительность насыщени  и диффузии осуществл ли реле-времени.

Испытанию подвергли п ть режимов газовой цементации 1st 1, № 2, № 3, № 4, № 5 и известный режим № 6, прин тый за прототип.

Образцы и детали типа колец диаметром 100 мм, толщиной 20 мм из стали 12ХНЗА, очистили от гр зи и масла химически чистым ацетоном уложили в приспособление и загрузили в печь. Закрыли печь крышкой, создав герметичность, которую достигли уплотнением ее вакуумной резиной марки 9024 и болтами с гайками. Включили воду дл  охлаждени   крышки печи.

Произвели откачку печной атмосферы до давлени  19,6 ГПа. Нагрев до температуры цементации 950°С произвели при давле- нии 19,6-490 ГПа. По достижении температуры цементации произвели выдержку в течение 20 мин дл  выравнивани  температуры внутри загрузки, после чего пустили природный газ в количестве 1,09 м /ч и выдержали в потоке газа в течение 5 мин при давлении 200-932 ГПа. После насыщени  газ перекрыли, откачали отход щие газы (т.е. произошел процесс диффузии) до давлени  19,6-490 ГЛа и выдержали в течение 10 мин (циклы насыщени  и диффузии повторили 36 раз каждый).

После окончани  процесса отключили обогрев печи, прикрыли газовые краны, отключили вакуумный насос, водоохлаждение и выгрузили детали с образцами из печи.

Параллельно провели режим газовой цементации вз тый за прототип, при темпе- . ратуре 950°С с выдержкой 1440 мин в потоке газа (расход газа 1,09 м /ч) при избыточном давлении.

После окончани  режимов цементации

образцы и детали подвергли окончательной

термообработке (закалке с температуры

800°С в масло, отпуск при температуре

130°С) и исследовани м.

Глубину цементованного сло  и микроструктуры определ ли после травлени  шлифа 4%-ным раствором азотной кислоты в этиловом спирте на микроскопе ЕОФОТ- 5 21 при увеличении 400 раз.

Содержание углерода определ ли химическим анализом стружки толщиной 0,1 мм по.слойно сн той с образца диаметром 20 мм, длиной 150 мм.

0 Замеры твердости образцов и деталей производили после окончательной термообработки на приборе Роквелл по ГОСТ 9613-59.

Испытание образцов на раст жение 5 производили по ГОСТ 1497-84, на ударную в зкость - по ГОСТ 9454-78.

Результаты качества упрочненных деталей приведены в табл.1.

Из результатов проведенных исследо- 0 ваний следует, что оптимальное давление при нагреве и диффузии в режимах № 2, № 3, № 4 составл ет 290, 330, 370 ГПа соответственно .

Установлено, что ускорение процесса

5

достигаетс  за счет перераспределени  углерода по глубине сло . Так в режимах № 2, № 3, № 4 глубина сло  составл ет 2,1; 2,05; 2,0 при содержании углерода поверхности 0,83; 0,80; 0,80% соответственно. Деформа0 ци  реторты не наблюдаетс .

При давлении ниже 290 ГПа обеспечиваетс  ускорение и качество деталей, но происходит деформаци  реторты под действием внешнего атмосферного давлени , по5 скольку при таком перепаде давлений возникают нагрузки, превышающие предел текучести металла реторты.

При давлении выше 370 ГПа глубина сло .составл ет 1,95мм, однако в поверхно0 сти наблюдаетс  повышенное содержание углерода 1,47%, что способствует образованию карбидной сетки, котора  располагаетс  на глубину 0,6 мм, в св зи с тем, что углерод не успевает продиффундировать с

5 поверхности вглубь металла, а также ведет к увеличению остаточного аустенита в поверхностном слое. При закалке стали остаточный аустенит, вызывает пониже .ие твердости и прочности цементованного сло .

Claims (1)

1. Применение предлагаемого способа газовой цементации позвол ет ускорить процесс , обеспечить качество деталей, перераспределить углерод по глубине сло  за счет диффузии при давлении 290-370 ГПа, а также применить стандартные печи типа Ц или СШЦМ, исключив деформацию реторты. Формула изобретени  Способ газовой цементации стальных изделий, включающий нагрев до температуры насыщени , насыщение в среде угле водородов и диффузию при избыточном давлении, отличающийс  тем, что, с целью интенсификации процесса, обеспечени  качества и повышени  эконо мичности процесса за счет увеличени  срока службы оборудовани , нагрев и диффузию провод т при давлении 290- 370 ГПа, а насыщение - при давлении

   785-880 ГПа.

   Сравнительные данные качества деталей по предлагаемому способу и способу, прин того за прототип

   I 13,6 200

   19,6 180

   360

   2,2

   0.8JНОО 1210 9,2 34,6 180 61,5 1270 1090 Н.& liS,3 1530 9 рстор-а

   aeoc-DMi-- pooa«F