RU1822450C - Способ газовой цементации стальных изделий - Google Patents
Способ газовой цементации стальных изделийInfo
- Publication number
- RU1822450C RU1822450C SU4952177A RU1822450C RU 1822450 C RU1822450 C RU 1822450C SU 4952177 A SU4952177 A SU 4952177A RU 1822450 C RU1822450 C RU 1822450C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- parts
- gas
- saturation
- temperature
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 10
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 16
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 23
- LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M sodium nitrite Chemical compound [Na+].[O-]N=O LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 14
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 8
- 235000010288 sodium nitrite Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 claims description 3
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 claims 1
- 239000004323 potassium nitrate Substances 0.000 claims 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 4
- AZFNGPAYDKGCRB-XCPIVNJJSA-M [(1s,2s)-2-amino-1,2-diphenylethyl]-(4-methylphenyl)sulfonylazanide;chlororuthenium(1+);1-methyl-4-propan-2-ylbenzene Chemical compound [Ru+]Cl.CC(C)C1=CC=C(C)C=C1.C1=CC(C)=CC=C1S(=O)(=O)[N-][C@@H](C=1C=CC=CC=1)[C@@H](N)C1=CC=CC=C1 AZFNGPAYDKGCRB-XCPIVNJJSA-M 0.000 abstract description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 2
- 235000010289 potassium nitrite Nutrition 0.000 abstract description 2
- 239000004304 potassium nitrite Substances 0.000 abstract description 2
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 31
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 14
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 14
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 7
- 235000013877 carbamide Nutrition 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 6
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 4
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000004480 Bombax malabaricum Nutrition 0.000 description 2
- 244000293889 Bombax malabaricum Species 0.000 description 2
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical class O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N iron;methane Chemical compound C.[Fe].[Fe].[Fe] KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к химико- термической обработке металлов и сплавов, в частности к цементации деталей машин. Сущность изобретени : стальные издели нагревают до температуры насыщени в природном газе и выдерживают при этой температуре в присутствии катализатора, содержащего следующие компоненты, нас.%: нитрит натри 30-60, нитрат 20-30, нитртт кали 15-30, натрий углекислый 5-10. 1 табл.
Description
fe
Изобретение относитс к химико- термической обработке металлов и сплавов, в частности к цементации деталей машин.
И аестен способ газовой цементации стальных деталей путем пиролиза жидких углеводородов в печах серии Ц с подачей их капельным способом в рабочее пространство печи в присутствии катализатора-активатора нитрита натри (Г{аМО2) ГОСТ 19906-7. В результате разложени катализатора, выделившийс атомарный азот дифйундирует в сталь с углеродом, сокраща врем выдержки дл получени необходимой толщины цементованного сло на 30%.
Недостатком процесса вл етс нестабильность глубины цементированного сло по поверхности детали, сажеобра- зование, обезуглероживание, низкал
температура разложени катализатора (28ч°С) и слаба насыщающа способность .
Известен также способ газовой цементации стальных деталей, включающий нагрев до температуры насыщени в природном газе в присутствии твердо- го углерода (древесного угл , ГОСТ М53-2 8) и карбамида (nil2)2CO, ГОСТ 6691-67 при соотношении компонентов, мае.%:
Твердый углерод 65-75
Карбамид 25-35
При введении карбамида вместе с твердым углеродом в рабочее пространство печи увеличиваетс активность газовой среды за счет образовани атомарного азота, ускор ющего ди(фу- зию углерода в стальные издели . В результате сокращаетс времп выдерж00
го ю ел о
со
ки детсэле-i в цементационной на , (, Прототип) . Недостатком дчню- го способа цементации деталей вл - РТСЛ присутствие в катализаторе твердого углерода, что в процессе газовой цементации приводит к пересыщению поверхностных слоев деталей карбидами (цементитна сетка), пригарам на поверхности деталей продуктов разложени катализатора, что при закалке приводит к внутренним напр жени м в цементованном слое, короблению и де- Оормации деталей. Кроме того при расплавлении карбамида при температурах 380 400°С происходит выделение аммиа- ка-тпчсичного и взрывоопасного газа (ПДК-20 мг/м ). Скорость насыщени деталей при данном способе цементации составл ет 0,3 мм/час (слой 1,8мм достигаетс после выдержки б часов), что всего на 0,05 мм/ч выше скорости насыщени без присутстви карбамида
(I,5 мм за 6 ч). I
(255°С) с образованием нитрита нат- ри , а не второй (520°С) с выделением активного азота. Это позвол ет за
медлить процесс накоппени в газовой Фазе азота до более высоких температур (550...600°С), при которых скорость насыщени и активность газовой фазы максимальна.
10 Содержание компонентов приведено в табпице
При известном составе катализатора (65 С, 35% (NH2)2CO) выделение
5 активного азота при разложении карбамида начинаетс при 380... 4000С и завершаетс в течение 0,5 ч, между тем нагрев садки до оптимальных температур насыщени (860.. . Ю50°С;
2Q длитс 2-3 ч. Поэтому чтобы увеличить врем выделени и накоплени в газовой фазе активного азота используютс смеси компонентов составов
интервал образовани активного азота до 520 С в течение 1,5-2 ч, т.е. до достижени садкой температур 520... 600°С, при которых скорость насыщеNT 2, 3, , 5 позвол ющие значитель- Таким образом, при данном способе И но расширить температурно-временной
цементации деталей дл получени сло толциной мм и более потребуетс 0 час.
Цепь изобретени - сокращение времен выдержки деталей за -чет повыше-30 ни поверхности деталей азотом мак- ми скорогти цементации в присутствии к.. 1 ; чапгора .
Г „тдолени. цель достигаетс тем, что газовой цементации с ЛЫ01Х дстчлеи, включлощей нагрев до темпе35
ратуры насыщени 860...1050 С в природном газ и выдержку при -этой температуре , в качестве катализатора примен ют смесь компонентов, мас.%:
Нитрит натри 40
Нитрат натри 25-30
Нитрит
Натрий углекислым
Дл этого используют:
нчтрит натри (NaN02) ГОСТ 19906- 45
7,
нитрит натри (NaNO) ГОСТ 1б8- 79,
нитрит кали (KN02) ГОСТ А. 17-77, натрий углекислый () ГОСТ
83-79
При нагреве катализатор, состо - 1,ий из смеси компонентов азотнокислых солей, расплавл етс с выделением атомарного азота, в присутствии которого диФЛузи углерода в стать значительно активизируетс . Реализаци разложени нитрата натри идет двухстадийно: на первой стадии
50
55
симальна . Активна диффузи углерода в ствль происходит при более высо ких температурах (860...1050 С). Предлагаемый способ химико-термической обработки (цементации) деталей
реализуетс следующим образом. i
В нагретую до 930°С печь загружа- ют садку деталей. Предварительно меж ду детал ми по периферии корзины рав номерно распредел ют капсулы из oi- неупорной глины (Z535...50 мм, внутри которых находитс катализатор из сме си компонентов указанного состава, причем количество катализатора а капсуле находитс в пределах 1,5...5,5 г в зависимости от массы садки. Обща масса катализатора в садке определ етс из расчета 5,0...5 г на 25... 30 кг металла в садке (с учетом массы корзины). Дл контрол глубины цементованного сло вместе с детал ми в корзину кладут образцы свидетели и подвешивают с видетели-корректировщики .
Через 10-15 мин после загрузки печи начинают продувку рабочего про странства газом с раходом 0,25... 0,30 MV ч в течение 20-30 мин. Продувка заканчиваетс при достижении
(255°С) с образованием нитрита ри , а не второй (520°С) с выделением активного азота. Это позвол ет замедлить процесс накоппени в газовой Фазе азота до более высоких температур (550...600°С), при которых скорость насыщени и активность газовой фазы максимальна.
Содержание компонентов приведено в табпице
При известном составе катализатора (65 С, 35% (NH2)2CO) выделение
5 активного азота при разложении карбамида начинаетс при 380... 4000С и завершаетс в течение 0,5 ч, между тем нагрев садки до оптимальных температур насыщени (860.. . Ю50°С;
Q длитс 2-3 ч. Поэтому чтобы увеличить врем выделени и накоплени в газовой фазе активного азота используютс смеси компонентов составов
интервал образовани активного азота до 520 С в течение 1,5-2 ч, т.е. до достижени садкой температур 520... 600°С, при которых скорость насыщеNT 2, 3, , 5 позвол ющие значитель- но расширить температурно-временной
ни поверхности деталей азотом мак-
0 ни поверхности деталей азотом мак-
5
0
5
0
5
симальна . Активна диффузи углерода в ствль происходит при более высоких температурах (860...1050 С). Предлагаемый способ химико-термической обработки (цементации) деталей
реализуетс следующим образом. i
В нагретую до 930°С печь загружа- - ют садку деталей. Предварительно между детал ми по периферии корзины равномерно распредел ют капсулы из oi- неупорной глины (Z535...50 мм, внутри которых находитс катализатор из смеси компонентов указанного состава, причем количество катализатора а капсуле находитс в пределах 1,5...5,5 г в зависимости от массы садки. Обща масса катализатора в садке определ етс из расчета 5,0...5 г на 25... 30 кг металла в садке (с учетом массы корзины). Дл контрол глубины цементованного сло вместе с детал ми в корзину кладут образцы свидетели и подвешивают с видетели-корректировщики .
Через 10-15 мин после загрузки печи начинают продувку рабочего про странства газом с раходом 0,25... 0,30 MV ч в течение 20-30 мин. Продувка заканчиваетс при достижении
устойчивого горени йакела отход щих газов. Печь провер етс на герметичность и по достижении рабочей темпе- ргауры цементации устанавливаетс по дача газа с раходом 0,90-0,95 м3/ч при глубине сло
Средн скорость цементации, таким образом, при данном способе составл ет О,1...0,5 км/ч.
За час до окончани выдержки вынимают из печи свидетель-корректи- ровшик и определ ют глубину цементованного сло , после окончани выдержки детали либо подстуживают дл непосредственной закалки (860°С), либо охлаждают и закаливают с повторного нагрева.
Пример. Печь Ц-105 нагревают до 930°С. В корзины вместе с детал м и образцами-свидетел ми из стали 20, 20Х, 18ХГТ, 25ХГТ, 18Х2НЧМА помещают катализатор и загружают в печь. Посл продувки природным газом дл созда- нир безокислительной атмосферы в пе
чи и достижени садкой рабочей темпе- ратуры устанавливают режим подачи га- за 0,9...О,95 м3/час. Летали выдерживают е печи 3 часа. За 0,5...1,0 час до окончани выдержки провер ют глубину цементованного сло на свидете- ле-корректировщике. Затем отключают подачу газа. Провод т подстуживание деталей до 860°С и провод т закалку. При известном способе цементации с катализатором состава Г 1 глубина цементованного сло составит за 3 часа 0,9 мм (без катализатора 0,75 мм). По результатам металлографических исследований деталей и образцов-свидетелей , прошедших цементацию , с катализатором состава Р 2, 3, и 5 глубина цементованного сло за 3 часа составила соответственно:
35
Известный состав
Предлагаемым
80 10 10
(Ц-10). Врем и.ич I. ЈJ-M: .,1-с.м pv- ки (активного п«. риг дг, . i нц- де талей в зависимости от г п гпу- бины цементованного гло1 П| с3,-;-;ч етс в следующих предел.,/ ;
...0,8 мм - 1,5... 2 ч. ...1,2 мм - 2...2,5 ч ...l,k мм - 2,5...3 ч ...1,7 мм - 3... ч Г 2 - 0.О... 1,0 мм 3
« 3 - 1, 0... 1,1 5 мм
k - 1,05...1,15 мм
Р 5 - 1,25...1,30 мм
Элективна глубина цементованного закаленного сло образцов из стали ЗОХГТ (состав Г 5) составила 1,4...1,5 мм. Дефектов микроструктуры в виде сплошной сетки карбидов (цементита) у образцов и деталей не обнаружено. Оптимальное содержание катализатор в садке составл ет 5,5 г на 25 кг. Применение катализатора указанных составов обеспечивает сокращение времени выдержки на за счет ускорени процесса насыщени при совместной диффузии в сталь азота и углерода, что обеспечивает получение экономического эОФекта.
Claims (1)
- Формула изобретениСпособ газовой цементации стальных изделий, включающий нагрев цо температуры насыщени в природном газе в присутствии катализатора и выдержку при этой температуре, отличающийс тем, что, с целью сокращени времени выдержки, в качестве катализатора используют смесь, состо щую из следующих компонентов при их соотношении, мас.:Нитрит натри 30-60Нитрат натри 20-30Нитрат кали 15-30Натрий углекислый 5-10380.. .0060зо18224508 Продолжение .таблицы528 ... 38010284...48010284...520
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4952177 RU1822450C (ru) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | Способ газовой цементации стальных изделий |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4952177 RU1822450C (ru) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | Способ газовой цементации стальных изделий |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU1822450C true RU1822450C (ru) | 1993-06-15 |
Family
ID=21582831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4952177 RU1822450C (ru) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | Способ газовой цементации стальных изделий |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU1822450C (ru) |
-
1991
- 1991-05-21 RU SU4952177 patent/RU1822450C/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР Г 88П50, кл. С 23 С 8/22, 1979. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4881983A (en) | Manufacture of corrosion resistant components | |
| KR100707220B1 (ko) | 개량된 저온 표면 경화 공정 | |
| US4294630A (en) | Method and apparatus for the continuous furnace brazing and soft-nitriding treatments of iron articles | |
| DE3361023D1 (en) | Method of heat treating metallic parts by carburization | |
| US4264380A (en) | Nitride casehardening process and the nitrided product thereof | |
| RU1822450C (ru) | Способ газовой цементации стальных изделий | |
| NO823887L (no) | Fremgangsmaate ved settherding av metalliske arbeidsstykker | |
| JPS644583B2 (ru) | ||
| SU881150A1 (ru) | Способ газовой цементации стальных изделий | |
| RU2796089C1 (ru) | Способ газовой цементации стальных изделий | |
| CA2005823A1 (fr) | Procede et installation de traitement thermique de cementation, carbonitruration ou chauffage avant trempe de pieces metalliques | |
| DE243238C (ru) | ||
| JPH0463260A (ja) | ガス浸炭方法 | |
| SU1595926A1 (ru) | Способ химико-термической обработки низкоуглеродистых легированных сталей | |
| SU986942A1 (ru) | Среда дл обработки железоуглеродистых сплавов | |
| SU767233A1 (ru) | Способ газовой нитроцементации стальных изделий | |
| SU618451A1 (ru) | Способ нитроцементировани стальных изделий | |
| SU985079A1 (ru) | Способ термической обработки деталей из конструкционных сталей | |
| SU490871A1 (ru) | Карбюризатор дл цементации | |
| SU663755A1 (ru) | Способ борировани стальных деталей | |
| GB1580473A (en) | Process for the thermalchemical surface-treatment of metals | |
| SU1122750A1 (ru) | Способ термической обработки низкоуглеродистых легированных сталей | |
| SU476339A1 (ru) | Способ цементации | |
| Spies et al. | Influence of Nitriding on the Properties of Tool Steels and the Operating Behaviour of Tools | |
| RU2107745C1 (ru) | Способ цианирования изделий |