RU2133299C1 - Method of manufacturing nitrided parts from low-carbon martensitic steels - Google Patents

Method of manufacturing nitrided parts from low-carbon martensitic steels Download PDF

Info

Publication number
RU2133299C1
RU2133299C1 RU98108131A RU98108131A RU2133299C1 RU 2133299 C1 RU2133299 C1 RU 2133299C1 RU 98108131 A RU98108131 A RU 98108131A RU 98108131 A RU98108131 A RU 98108131A RU 2133299 C1 RU2133299 C1 RU 2133299C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nitriding
low
blank
temperature
carbon martensitic
Prior art date
Application number
RU98108131A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Л.М. Клейнер
Н.Н. Митрохович
Ю.Я. Антонов
Н.В. Черемных
О.В. Силина
А.Г. Лапин
С.С. Югай
Л.М. Новоселова
Original Assignee
Пермский государственный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Пермский государственный технический университет filed Critical Пермский государственный технический университет
Priority to RU98108131A priority Critical patent/RU2133299C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2133299C1 publication Critical patent/RU2133299C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: consists in plastic working of blank from low-carbon martensitic steel combined with blank hardening and subsequent cooling in air directly from temperature of hot plastic working. Then blank is subjected to nitriding at temperature excluding recrystallization of blank structure with direction of diffusion flow square to direction of deformation. EFFECT: accelerated process of diffusion saturation of blank surface layers. 3 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к области химико-термической обработки, а именно, к процессам азотирования деталей из низкоуглеродистых мартенситных сталей. The invention relates to the field of chemical-thermal treatment, namely, to processes of nitriding of parts from low-carbon martensitic steels.

Известен способ азотирования деталей из среднеуглеродистых легированных сталей типа 38Х2МЮА (Борисенок и др. "Химико-термическая обработка" Справочник, М. "Металлургия" 1981 г.), включающий горячую прокатку заготовок, закалку их в масло, высокий отпуск, механическую обработку и азотирование при температуре 520 - 560oC.A known method of nitriding parts of medium-carbon alloy steels of type 38X2MYUA (Borisenok et al. "Chemical-thermal treatment" Handbook, M. "Metallurgy" 1981), including hot rolling of billets, quenching them in oil, high tempering, machining and nitriding at a temperature of 520 - 560 o C.

Недостатком этого способа являются высокие энергетические затраты на осуществление процесса (нагрев под закалку и высокий отпуск, длительный, до 40-80 часов, процесс азотирования), при этом глубина азотированного слоя не превышает 0,5 мм, а твердость - HV = 900. The disadvantage of this method is the high energy costs of the process (quenching and high tempering, long nitriding process up to 40-80 hours), while the depth of the nitrided layer does not exceed 0.5 mm, and the hardness is HV = 900.

Наиболее близким к заявляемому способу азотирования подходит способ азотирования низкоуглеродистых мартенситных сталей, приведенный в статье Лахтина Ю.М., Иоффе Г.А., Цырлина Э.С., и др. "Азотируемые низкоуглеродистые мартенситные стали", журнала "Металловедение и термическая обработка металлов" N 3, 1980 г. Closest to the claimed method of nitriding is the method of nitriding of low-carbon martensitic steels, described in the article by Lakhtin Yu.M., Ioffe G.A., Tsyrlina E.S., et al. "Nitrogenated low-carbon martensitic steels", journal "Metal Science and Heat Treatment metals "N 3, 1980

Специально разработанные низкоуглеродистые стали мартенситного класса 08Х3Г2МЮ и 08Х3Н2МЮ после закалки на воздухе и азотирования по режиму - 600oC в течение 12 часов обеспечивают азотированный слой глубиной: общий - 0,55 - 0,50 мм, эффективный - 0,40 - 0,45 мм; твердость на поверхности HV = 975-875, тогда как сталь 38Х2МЮА после азотирования по такому же режиму имеет азотированный слой: общий - 0,55 мм, эффективный - 0,23 мм, твердость на поверхности - HV = 825-875.Specially designed low-carbon steels of martensitic class 08Kh3G2MYu and 08Kh3N2MYU after quenching in air and nitriding in the mode of - 600 o C for 12 hours provide a nitrided layer with a depth of: general - 0.55 - 0.50 mm, effective - 0.40 - 0.45 mm; surface hardness HV = 975-875, while 38Kh2MYuA steel after nitriding in the same mode has a nitrided layer: total - 0.55 mm, effective - 0.23 mm, surface hardness - HV = 825-875.

Следовательно, общая глубина слоя у всех сталей практически одинакова, а эффективная, обусловленная характером распределения микротвердости по глубине слоя, на сталях 08Х3Г2МЮ и 08Х3Н2МЮ в 2-2,5 раза выше. Высокая твердость диффузионного слоя обусловлена наличием мелкодисперсных нитридов легирующих элементов размером 100 - 150

Figure 00000001
, равномерно распределенных в азотистом мартенсите, и малым расстоянием между ними.Consequently, the total layer depth for all steels is almost the same, and the effective one, due to the nature of the distribution of microhardness over the layer depth, on steels 08Kh3G2MYu and 08Kh3N2MYU is 2-2.5 times higher. The high hardness of the diffusion layer is due to the presence of finely dispersed nitrides of alloying elements 100 - 150 in size
Figure 00000001
uniformly distributed in nitrogen martensite, and a small distance between them.

Однако, этот способ азотирования предполагает осуществление самостоятельной операции предварительной закалки заготовок на воздухе, что удорожает процесс изготовления деталей. However, this method of nitriding involves the implementation of an independent operation of preliminary hardening of the workpieces in air, which makes the manufacturing process of parts more expensive.

Задачей создания настоящего изобретения является получение технического эффекта, заключающегося в снижении энерго- и трудозатрат на производство азотируемых деталей, ускорении процесса при обеспечении большей глубины и твердости поверхностного слоя. The objective of the present invention is to obtain a technical effect, which consists in reducing energy and labor costs for the production of nitrided parts, accelerating the process while providing greater depth and hardness of the surface layer.

Общими с прототипом признаками являются: горячая обработка давлением заготовки, закалка на воздухе, азотирование. Common signs with the prototype are: hot workpiece pressure treatment, air quenching, nitriding.

Технический эффект достигается тем, что обработка давлением заготовки из низкоуглеродистой мартенситной стали, совмещенная с закалкой заготовки охлаждением на воздухе непосредственно с температуры горячей обработки давлением; азотирование при температуре, исключающей рекристаллизацию структуры заготовки, полученной в результате охлаждения на воздухе, при этом направление диффузионного потока должно быть перпендикулярно направлению деформации. The technical effect is achieved in that the pressure treatment of the workpiece from low-carbon martensitic steel, combined with the quenching of the workpiece by cooling in air directly from the temperature of the hot pressure treatment; nitriding at a temperature that precludes recrystallization of the preform structure obtained by cooling in air, while the direction of the diffusion flow should be perpendicular to the direction of deformation.

Применение для азотирования низкоуглеродистых мартенситных сталей позволяет совместить охлаждение на воздухе после горячей обработки давлением с закалкой, в результате создается структура низкоуглеродистого мартенсита с текстурой горячей деформации, оба эти фактора ускоряют процесс диффузионного насыщения поверхностных слоев заготовки, так как в азотистом мартенсите поверхностных слоев с текстурой горячей деформации интенсивнее диффундирует азот и образующиеся нитриды распределяются более равномерно и плотно, чем в феррите среднеуглеродистных сталей и в низкоуглеродистом мартенсите, не имеющем текстуры. The use of low-carbon martensitic steels for nitriding makes it possible to combine cooling in air after hot pressure treatment with quenching, as a result, a structure of low-carbon martensite with a hot deformation texture is created, both of these factors accelerate the process of diffusion saturation of the surface layers of the workpiece, since in nitrous martensite surface layers with a texture of hot deformations, nitrogen diffuses more intensively and the formed nitrides are distributed more evenly and densely than in ferrite media non-carbon steels and in low-carbon martensite, which has no texture.

В таблице 1 приведены характеристики диффузионных слоев, полученных различными способами:
- заявляемый способ: совмещение закалки с прокаткой, низкоуглеродистые мартенситные стали (НМС), направление диффузионного потока перпендикулярно оси прокатки;
- способ с совмещением закалки, использованием НМС, но направление диффузионного потока параллельно направлению деформации;
- способ, принятый за аналог, но с использованием заявленных сталей;
- способ-прототип.
Table 1 shows the characteristics of diffusion layers obtained in various ways:
- the claimed method: the combination of quenching and rolling, low-carbon martensitic steels (NMS), the direction of the diffusion flow perpendicular to the axis of rolling;
- a method with combining hardening using NMS, but the direction of the diffusion flow is parallel to the direction of deformation;
- the method adopted for the analogue, but using the declared steels;
- prototype method.

Из табл. 1 следует, что эффект ускорения азотирования и повышения твердости имеет место только при наличии текстуры в низкоуглеродистом азотистом мартенсите при направлении диффузионного потока перпендикулярно направлению деформации. Из таблицы следует также, что глубина и твердость азотированного слоя, полученного заявляемым способом, выше, чем эти характеристики для слоя, полученного известным способом. From the table. It follows from Fig. 1 that the effect of accelerating nitriding and increasing hardness occurs only in the presence of texture in low-carbon nitrogenous martensite with the direction of diffusion flow perpendicular to the direction of deformation. From the table it also follows that the depth and hardness of the nitrided layer obtained by the claimed method is higher than these characteristics for the layer obtained in a known manner.

Для сохранения текстурованной структуры низкоуглеродистого мартенсита температуру азотирования назначают ниже температуры рекристаллизации и ниже температуры, при которой происходит отпуск низкоуглеродистого мартенсита. To preserve the textured structure of low-carbon martensite, the nitriding temperature is set below the recrystallization temperature and below the temperature at which tempering of low-carbon martensite occurs.

Температуру азотирования выбирали по результатам исследования слоев, полученных при различных температурах азотирования (табл. 2) по заявленному способу азотирования, т.е. с совмещением закалки заготовки с охлаждением на воздухе после деформации и направлении диффузионного потока перпендикулярно направлению деформации. The nitriding temperature was chosen according to the results of the study of the layers obtained at different nitriding temperatures (Table 2) according to the claimed nitriding method, i.e. with the combination of quenching the workpiece with cooling in air after deformation and the direction of the diffusion flow perpendicular to the direction of deformation.

Результаты исследования азотированных слоев, полученных заявленным способом при различных температурах (табл. 2), свидетельствуют о том, что температура азотирования 540 - 580oC гарантирует получение слоев глубиной 0,6 - 0,9 мм с твердостью на поверхности H = 1080-1380; что больше, чем соответствующие характеристики диффузионных слоев, полученных способом, принятым за аналог.The results of the study of nitrided layers obtained by the claimed method at different temperatures (table. 2) indicate that the nitriding temperature of 540 - 580 o C guarantees the production of layers with a depth of 0.6 - 0.9 mm with a surface hardness of H = 1080-1380 ; which is greater than the corresponding characteristics of the diffusion layers obtained by the method adopted for the analogue.

Следовательно, заявленный способ азотирования может обеспечить диффузионные слои, более глубокие и с большей твердостью, чем диффузионные слои, полученные известным способом. Therefore, the claimed method of nitriding can provide diffusion layers deeper and with greater hardness than diffusion layers obtained in a known manner.

Пример. Сталь 07Х3ГНМ и 10Х3НМФТ плавили в лабораторной индукционной печи, разливали в слитки 50 кг, слитки отжигали, затем прокатывали в прутки диаметром 20 мм с охлаждением на воздухе непосредственно с температур прокатки. В результате получали в прутках структуру текстурованного мартенсита с твердостью HRc = 30-32. Из прутков мехобработкой изготовили заготовки детали - ось O 18 - 16 мм, после чего заготовки азотировали в среде при температуре 560oC в течение 12 часов. После азотирования детали ее разрезали, исследовали структуру и свойства диффузионных слоев и сердцевины. Результаты исследования приведены в табл. 3.Example. Steel 07Х3ГНМ and 10Х3НМФТ were melted in a laboratory induction furnace, poured into ingots of 50 kg, ingots were annealed, then rolled into bars with a diameter of 20 mm with cooling in air directly from the rolling temperatures. As a result, a structured textured martensite with hardness HRc = 30-32 was obtained in bars. Part blanks were manufactured from rods by machining - axis O 18 - 16 mm, after which the blanks were nitrided in a medium at a temperature of 560 o C for 12 hours. After nitriding, the parts were cut; the structure and properties of diffusion layers and the core were studied. The results of the study are given in table. 3.

Из табл. 3 следует, что осуществление азотирования заявленным способом обеспечивает достижение поставленной цели, т.е. ускоряет процесс и дает более твердый поверхностный слойк From the table. 3 it follows that the implementation of nitriding by the claimed method ensures the achievement of the goal, i.e. speeds up the process and gives a harder surface puff

Claims (3)

1. Способ изготовления азотированных деталей из низкоуглеродистых мартенситных сталей, включающий горячую обработку заготовки давлением, закалку на воздухе, азотирование, отличающийся тем, что закалку осуществляют в процессе охлаждения заготовки на воздухе непосредственно с температур горячей обработки давлением, азотирование осуществляют при температуре ниже температуры рекристаллизации при направлении диффузионного потока перпендикулярно направлению деформации. 1. A method of manufacturing nitrided parts from low carbon martensitic steels, including hot working the workpiece by pressure, hardening in air, nitriding, characterized in that the hardening is carried out in the process of cooling the workpiece in air directly from the temperatures of the hot working pressure, nitriding is carried out at a temperature below the temperature of recrystallization at the direction of the diffusion flow is perpendicular to the direction of deformation. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что деталь изготавливают из стали 07Х3ГНМ, а азотирование ведут при 540 - 580oC.2. The method according to claim 1, characterized in that the part is made of steel 07H3GNM, and nitriding is carried out at 540 - 580 o C. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что деталь изготавливают из стали 10Х3ГНМФТ, а азотирование ведут при 540 - 580oC.3. The method according to claim 1, characterized in that the part is made of steel 10H3GNMFT, and nitriding is carried out at 540 - 580 o C.
RU98108131A 1998-04-27 1998-04-27 Method of manufacturing nitrided parts from low-carbon martensitic steels RU2133299C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98108131A RU2133299C1 (en) 1998-04-27 1998-04-27 Method of manufacturing nitrided parts from low-carbon martensitic steels

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98108131A RU2133299C1 (en) 1998-04-27 1998-04-27 Method of manufacturing nitrided parts from low-carbon martensitic steels

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2133299C1 true RU2133299C1 (en) 1999-07-20

Family

ID=20205396

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98108131A RU2133299C1 (en) 1998-04-27 1998-04-27 Method of manufacturing nitrided parts from low-carbon martensitic steels

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2133299C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013084034A1 (en) 2011-12-07 2013-06-13 Solaris Holdings Limited Method of improvement of mechanical properties of products made of metals and alloys

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Лахтин Ю.М. и др. Азотируемые низкоуглеродистые мартенситные стали. Металловедение и термическая обработка металлов. - 1980, N 3, c.9. *
Минкевич А.Н. Химико-термическая обработка стали. - М.: Машгиз, 1950, с.167. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013084034A1 (en) 2011-12-07 2013-06-13 Solaris Holdings Limited Method of improvement of mechanical properties of products made of metals and alloys
US10081858B2 (en) 2011-12-07 2018-09-25 Solaris Holdings Limited Method of improvement of mechanical properties of products made of metals and alloys

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8293028B2 (en) Method for carburizing steel components
Farrahi et al. An investigation into the effect of various surface treatments on fatigue life of a tool steel
US6059898A (en) Induction hardening of heat treated gear teeth
CN109266964A (en) A kind of steel forgings production and processing technology
JPH02285024A (en) Manufacturing roller bearing member from solid-hardened roller bearing steel
RU2133299C1 (en) Method of manufacturing nitrided parts from low-carbon martensitic steels
KR100232268B1 (en) The heat treatment method of steel for die
US6902631B2 (en) Air-hardening, low to medium carbon steel for improved heat treatment
JP2006291239A (en) Method for producing high-carbon chromium bearing steel-forged rough-shaped material for inner and outer rings of general purpose small type bearing
JP2002327238A (en) Bearing ring for rolling bearing
JPH0853711A (en) Surface hardening treating method
JP2827592B2 (en) Manufacturing method of steel parts
JPH0679541A (en) Method for forming torque transmitting shaft for induction hardening
JPH06104852B2 (en) Process for producing carburized steel and articles made therefrom
SU1752790A1 (en) Method of thermal-mechanical treatment of steel
US20140065003A1 (en) Novel method of improving the mechanical properties of powder metallurgy parts by gas alloying
KR0138441B1 (en) Surface hardening method of forged steel product
KR100240043B1 (en) Heat treatment of die material
RU2094484C1 (en) Method of treating steel objects
SU1748946A1 (en) Method of processing parts made of high-speed powder steel
CN117604203A (en) Bearing ring processing method
RU1770388C (en) Method of surface heat treatment of steel articles
JPS63195202A (en) Production on sintered parts
JPH0663080B2 (en) Manufacturing method of carburized parts having fine grain structure
WO2020045266A1 (en) Method for producing surface-hardened material

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110428

RZ4A Other changes in the information about an invention
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140428