RU2070942C1

RU2070942C1 - Method for thermochemical treatment of parts from low-carbon electric sheet steels

Info

Publication number: RU2070942C1
Authority: RU
Inventors: Е.В. Скиданов; С.П. Бибиков; М.Ю. Орлов
Original assignee: Малое научно-производственное внедренческое предприятие "Нитрид"
Priority date: 1991-04-16
Filing date: 1991-04-16
Publication date: 1996-12-27

Abstract

FIELD: metallurgy, particular, methods for thermochemical treatment of steel parts in gas media; applicable in mechanical engineering and other industries for manufacture of precision parts. SUBSTANCE: parts of low-carbon electrical-sheet steels are subjected to heating up to 800-900 C, isothermal holding for 1.5-2.5 h and cooling in air atmosphere with subsequent isothermal holding at 560-590 C for 60-90 min in ammonia and cooling in same medium. EFFECT: higher efficiency. 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке (ХТО) в газовых средах, и может быть использовано в машиностроении, агрегатостроении для изготовления прецизионных деталей, изготовленных из низкоуглеродистых электротехнических сталей. The invention relates to metallurgy, in particular to chemical-thermal treatment (XTO) in gaseous media, and can be used in mechanical engineering, machine building for the manufacture of precision parts made of low carbon electrical steel.

Известен способ химико-термической обработки изделий из электротехнических сталей (авт. св. СССР N 1417494, кл. С 23 С 8/24, 1985) заключающийся в нагреве до 800-900^oС с последующей изотермической выдержкой при этой температуре в замкнутом объеме воздуха, при этом азотирование совмещают с охлаждением, которое проводят в потоке аммиаке. Поскольку процесс азотирования реализуется при температуре от 800-900 до 400-450^oС, структура сформированной нитридной зоны включает расположенную за сплошной зоной светлой травимости (ε, ε+γ′, γ′ фазы) сплошную зону темной травимости (эвтектоид α+γ_изб). Значительная глубина нитридной зоны, сформированной по известному способу ХТО (35-65 мкм) на обрабатываемых деталях, а также эвтектоидный распад γ-фазы при понижении температуры (ниже 591^oС) приводит к низкой пластичности азотированного слоя, значительным деформациям обрабатываемых деталей.A known method of chemical-thermal treatment of products from electrical steel (ed. St. USSR N 1417494, class C 23 C 8/24, 1985) consisting in heating to 800-900 ^o With subsequent isothermal exposure at this temperature in a closed volume of air while nitriding is combined with cooling, which is carried out in a stream of ammonia. Since the nitriding process is carried out at a temperature from 800-900 to 400-450 ^o С, the structure of the formed nitride zone includes a continuous zone of dark etchability (eutectoid α + γ _huts ) located behind the continuous zone of light etchability (ε, ε + γ ′, γ ′ phase) ) A significant depth of the nitride zone formed by the known XTO method (35-65 μm) on the workpieces, as well as the eutectoid decomposition of the γ phase with decreasing temperature (below 591 ^o C) leads to low ductility of the nitrided layer, significant deformation of the workpiece.

Наиболее близким к изобретению является способ химико-термической обработки деталей из низкоуглеродистых электротехнических сталей, заключающийся в нагреве в воздушной атмосфере до 800-900^oС, изотермическую выдержку в течение 1,5-2,5 ч и охлаждение в потоке с регламентированной скоростью, при этом охлаждение проводят в два этапа: на первом со скоростью 4-5 град/мин в среде воздуха и аммиака в соотношении 5-15 об. и 85-95 об. соответственно, до 520-560^oС с последующей выдержкой в течение 25-40 мин в этой же среде, а на втором со скоростью 7,5-8,5 град/мин в среде, состоящей из воздуха и аммиака в соотношении 15-25 и 75-85 об. соответственно. Значительная глубина оксинитридной зоны (25-30 мкм), сформированная по известному способу ХТО, а также протекание аналогичных фазовых превращений в азотированном слое в области температуры 591^oС приводит к низкой пластичности азотированного слоя, значительным деформациям обрабатываемых деталей. Это ограничивает использование известного способа ХТО в производстве прецизионных деталей, например, деталей магнитопроводов электромагнитных клапанов, к которым предъявляются жесткие требования по минимальной деформации деталей после ХТО, возможности пластической деформации азотированного слоя без разрушения сплошности слоя (появления трещин).Closest to the invention is a method of chemical-thermal treatment of parts made of low-carbon electrical steels, which consists in heating in an air atmosphere to 800-900 ^o C, isothermal exposure for 1.5-2.5 hours and cooling in a stream with a regulated speed, at this cooling is carried out in two stages: at the first with a speed of 4-5 deg / min in air and ammonia in a ratio of 5-15 vol. and 85-95 about. respectively, up to 520-560 ^o With subsequent exposure for 25-40 minutes in the same environment, and on the second with a speed of 7.5-8.5 deg / min in an environment consisting of air and ammonia in the ratio of 15-25 and 75-85 about. respectively. A significant depth of the oxinitride zone (25-30 μm), formed by the known XTO method, as well as the occurrence of similar phase transformations in the nitrided layer in the temperature range of 591 ^o C leads to low ductility of the nitrided layer, significant deformation of the workpiece. This limits the use of the known XTO method in the production of precision parts, for example, magnetic circuit parts of electromagnetic valves, which are subject to stringent requirements for minimum deformation of parts after XTO, the possibility of plastic deformation of the nitrided layer without destroying the layer continuity (cracking).

Цель изобретения снижение деформации обрабатываемых деталей, повышение пластичности азотированного слоя при сохранении высоких коррозионных и магнитных свойств деталей. The purpose of the invention is to reduce the deformation of the workpieces, increase the ductility of the nitrided layer while maintaining high corrosion and magnetic properties of the parts.

Цель достигается тем, что в способе химико-термической обработки деталей из низкоуглеродистых электротехнических сталей, включающем нагрев до 800-900^oС, изотермическую выдержку в течение 1,5-2,5 ч и охлаждение в воздушной атмосфере с последующей изотермической выдержкой в аммиакосодержащей среде и охлаждением, последующую выдержку проводят при 560-590^oC в течение 60-90 мин в аммиаке с охлаждением в этой же среде.The goal is achieved by the fact that in the method of chemical-thermal treatment of parts from low-carbon electrical steels, including heating to 800-900 ^o C, isothermal exposure for 1.5-2.5 hours and cooling in air atmosphere, followed by isothermal exposure in an ammonia-containing medium and cooling, subsequent exposure is carried out at 560-590 ^o C for 60-90 minutes in ammonia with cooling in the same medium.

В предлагаемом способе ХТО максимальная температура азотирования не превышает 591^oС, а значит отсутствуют условия для фазовых превращений в азотированном слое, определяющие в значительной степени уровень деформации обрабатываемых деталей.In the proposed XTO method, the maximum nitriding temperature does not exceed 591 ^o C, which means that there are no conditions for phase transformations in the nitrided layer, which largely determine the level of deformation of the machined parts.

При увеличении продолжительности изотермической выдержки процесса азотирования более 90 мин увеличивается глубина нитридной зоны, что ухудшает пластичность азотированного слоя. With an increase in the duration of the isothermal holding of the nitriding process for more than 90 min, the depth of the nitride zone increases, which worsens the plasticity of the nitrided layer.

При температуре азотирования менее 560^oС и продолжительности изотермической выдержки менее 60 мин глубина сформированной зоны недостаточна для надежной коррозионной защиты обрабатываемых деталей.When the nitriding temperature is less than 560 ^o C and the duration of isothermal exposure less than 60 minutes, the depth of the formed zone is insufficient for reliable corrosion protection of the workpieces.

Сопоставительный с прототипом анализ показывает, что предлагаемый способ ХТО отличается тем, что последующую выдержку проводят при 560-590^oС в течение 60-90 мин в аммиаке с охлаждением в этой же среде.Comparative analysis with the prototype shows that the proposed XTO method is characterized in that the subsequent exposure is carried out at 560-590 ^o C for 60-90 minutes in ammonia with cooling in the same medium.

Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна". Thus, the proposed technical solution meets the criteria of the invention of "novelty."

В известных способах химико-термической обработки сталей не обнаружены признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемый способ от прототипа, следовательно, предлагаемое техническое решение не соответствует критерию изобретения "существенные отличия". In the known methods of chemical-thermal treatment of steels, no signs are found that are similar to those that distinguish the claimed method from the prototype, therefore, the proposed technical solution does not meet the criteria of the invention "significant differences".

Пример. Обрабатываемые детали из низкоуглеродистой электротехнической стали 20880 загружают в контейнер, герметично закрывают его и помещают в муфель печи. Производят нагрев до температуры отжига изделий 850^oС, причем расширяющийся от возрастания температуры воздух вытесняется из контейнера в атмосферу по магистрали отвода газов через обратный клапан. По достижении температуры отжига производят изотермическую выдержку в течение 120 мин, по окончании которой производят охлаждение деталей до 575^oС со средней скоростью 4,5 град/мин.Example. The machined parts from low-carbon electrical steel 20880 are loaded into a container, hermetically closed and placed in a furnace muffle. Produce heating to an annealing temperature of products of 850 ^o C, and expanding from increasing temperature, the air is displaced from the container into the atmosphere along the exhaust gas through the check valve. Upon reaching the annealing temperature, isothermal exposure is carried out for 120 minutes, after which the parts are cooled to 575 ^o With an average speed of 4.5 deg / min.

Затем включают подачу в рабочее пространство контейнера аммиака с его расходом, обеспечивающим степень диссоциации аммиака 40 Производят изотермическую выдержку при данных условиях в течение 75 мин, по окончании которой осуществляется дальнейшее охлаждение деталей в потоке аммиака со средней скоростью 8,0 град/мин до 100^oC. Производят продувку контейнера азотом и последующую разгерметизацию контейнера.Then include feeding into the working space of the container of ammonia with its flow rate ensuring the degree of dissociation of ammonia 40. Isothermal exposure is carried out under these conditions for 75 minutes, at the end of which further cooling of the parts is carried out in an ammonia stream with an average speed of 8.0 deg / min to 100 ^o C. Purge the container with nitrogen and then depressurize the container.

Результаты исследований стали 20880, обработанной по известному и предлагаемому способам ХТО, приведены в таблице. The research results of steel 20880, processed by the well-known and proposed methods of XTO, are shown in the table.

Использование предлагаемого снижает на 28-52 деформацию обрабатываемых деталей, повышает пластичность азотированного слоя на 38-50 при сохранении требуемых магнитных и коррозионных свойств материала. Using the proposed reduces by 28-52 the deformation of the workpiece, increases the ductility of the nitrided layer by 38-50 while maintaining the required magnetic and corrosion properties of the material.

Claims

The method of chemical-thermal treatment of parts from low-carbon electrical steels, including heating to 800 900 ^o C, isothermal exposure for 1.5 to 2.5 hours and cooling in air, followed by isothermal exposure in an ammonia-containing medium and cooling, characterized in that, to reduce the deformation of workpieces and improve the ductility of the nitrided layer while maintaining high corrosion and magnetic properties of the parts, a subsequent exposure is performed at 560 590 ^o C for 60 to 90 minutes, as Ammian osoderzhaschey environment ammonia, and cooling is performed in the same medium.