RU2148676C1 - Способ низкотемпературного азотирования стальных деталей - Google Patents
Способ низкотемпературного азотирования стальных деталей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2148676C1 RU2148676C1 RU98112418A RU98112418A RU2148676C1 RU 2148676 C1 RU2148676 C1 RU 2148676C1 RU 98112418 A RU98112418 A RU 98112418A RU 98112418 A RU98112418 A RU 98112418A RU 2148676 C1 RU2148676 C1 RU 2148676C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- nitriding
- parts
- steel
- nitrides
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
Способ низкотемпературного азотирования стальных деталей включает поверхностное легирование стальных деталей нитридообразующими элементами с использованием лазерного нагрева и последующее азотирование в среде аммиака при 540°С в течение 29 ч, после чего проводят отжиг при 600°С в течение 20-40 мин. Техническим результатом способа является повышение поверхностной твердости стальных деталей. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к комбинированным способам упрочнения металлов, и может быть использовано при изготовлении прецизионных деталей, работающих в условиях знакопеременных нагрузок.
Известен способ низкотемпературного азотирования деталей из легированной стали 38ХМЮА в среде аммиака. Насыщение поверхностного слоя азотом проводят при температуре T=520oC в течение 24 часов (см. Лахтин Ю.М., Арзамасов Б.Н. "Химико-термическая обработка металлов", Москва, "Металлургия", 1985 г., с. 255).
Недостатком известного способа является то, что при этом не обеспечивается достаточно высокая твердость и износостойкость упрочняющего покрытия.
Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности является принятый в качестве прототипа способ низкотемпературного азотирования малоуглеродистых сталей, в котором предусмотрено предварительное поверхностное легирование стальных деталей нитридообразующими элементами с помощью лазерного луча. Последующее азотирование проводят при T=540oC в течение 29 часов (см. О. В. Чудина "Комбинированное поверхностное упрочнение стали (лазерное легирование + азотирование)" "Металловедение и термическая обработка металлов", Москва, 1994 г., N 3, с. 2-5).
Недостатком известного способа является то, что формируется структура упрочненного слоя с недостаточно высокой твердостью.
Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является повышение поверхностной твердости деталей из малоуглеродистых нелегированных сталей.
Поставленная техническая задача решается тем, что в известном способе низкотемпературного азотирования стальных деталей, включающем поверхностное легирование нитридообразующими элементами с помощью лазерного нагрева и последующее азотирование при температуре 540oC в течение 29 часов, согласно изобретению азотирование проводят в среде аммиака, а после азотирования проводят отжиг при температуре 600oC в течение 20-40 минут.
Решение поставленной технической задачи достигается благодаря формированию в поверхностном слое стальных деталей структуры, содержащей мелкодисперсные нитриды легирующих элементов. Процесс азотирования ведется в две стадии, причем на первой стадии производят нагрев в печи деталей из малоуглеродистой стали, предварительно легированных с помощью лазерного луча, до температуры 540oC в среде аммиака в течение 29 часов, выдерживают и охлаждают с печью. При этом формируется структура, состоящая из высоколегированного азотистого феррита и предвыделений нитридов легирующих элементов, находящихся в когерентной связи с α -фазой. Затем на второй стадии процесса эти образцы помещают печь, нагретую до 600oC, и выдерживают в течение 20-40 минут. При этом за счет высокой температуры происходит выделение нитридов легирующих элементов в мелкодисперсном виде из высоколегированного азотистого феррита, что и ведет к повышению твердости. Температура отжига 600oC обусловлена тем, что при меньших значениях температуры процесс выделения нитридов легирующих элементов происходит медленнее и не полностью, а при больших значениях температуры отжига процесс выделения нитридов легирующих элементов вплоть до разрыва когерентных связей с кристаллической решеткой α -фазы происходит слишком быстро, что приводит к снижению твердости упрочненного слоя. Длительность отжига в течение 20-40 минут обусловлена тем, что при выдержке менее 20 минут процесс выделения упрочняющих нитридов легирующих элементов только начинается, поэтому основой структуры является высоколегированный азотистый феррит, имеющий меньшую твердость. При длительности отжига более 40 минут происходит быстрое выделение нитридов легирующих элементов из кристаллической решетки α -твердого раствора, разрыв когерентных связей между ними и укрупнение выделившихся нитридов, что в конечном счете ведет к снижению твердости упрочненного слоя.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Предварительно на поверхность стальных деталей наносится обмазка толщиной 100-300 мкм, содержащая легирующий элемент и связующее, например клей БФ-2. Затем на поверхность воздействуют лазерным лучом с плотностью мощности 1,2•105 Вт/см2. Далее легированные таким образом детали подвергают азотированию в две стадии, а именно: на первой стадии ведут азотирование в печи в среде аммиака при температуре 540oC в течение 29 часов, затем проводят выдержку и охлаждение, а на второй стадии проводят отжиг в печи при температуре 600oC в течение 20-40 минут.
Предлагаемый способ опробован на деталях из стали 20, поверхность которых была предварительно легирована с использованием лазерного луча из нанесенной на поверхность обмазки, содержащей порошок ванадия и связующее. Осуществимость и преимущество предлагаемого способа могут быть рассмотрены на представленных ниже примерах.
Примеры:
1. Обработка образцов из стали 20, предварительно лазерно-легированных ванадием, по способу, изложенному в прототипе. Образцы нагревали в среде аммиака до температуры 540oC, выдерживали 29 часов, затем охлаждали в печи. Значение микротвердости составило 18000 мПа.
1. Обработка образцов из стали 20, предварительно лазерно-легированных ванадием, по способу, изложенному в прототипе. Образцы нагревали в среде аммиака до температуры 540oC, выдерживали 29 часов, затем охлаждали в печи. Значение микротвердости составило 18000 мПа.
2. Обработка образцов из стали 20, предварительно лазерно-легированных ванадием по предлагаемому способу. Образцы нагревали в среде аммиака до температуры 540oC, выдерживали 29 часов, охлаждали в печи, затем проводили отжиг, при этом длительность отжига составила 10 минут. Значение микротвердости 18500 мПа, структура упрочненного слоя представляет собой высоколегированный азотистый феррит и предвыделения нитридов ванадия.
3. Обработка образцов из стали 20, предварительно лазерно-легированных ванадием по предлагаемому способу, при этом длительность отжига составила 20 минут. Значение микротвердости 20000 мПа. Некоторое повышение микротвердости обусловлено выделением мелкодисперсных нитридов из высоколегированной азотистой α -фазы.
4. Обработка образцов из стали 20, предварительно лазерно-легированных ванадием по предлагаемому способу. При этом длительность отжига составила 30 минут. Значение микротвердости увеличилось до 22000 мПа, вследствие выделения нитридов в мелкодисперсном виде.
5. Обработка образцов из стали 20, предварительно лазерно-легированных ванадием по предлагаемому способу, при этом длительность отжига составила 40 минут. Значение микротвердости 20000 мПа. Уменьшение значения микротвердости обусловлено завершением выделения мелкодисперсных нитридов ванадия из кристаллической решетки α -твердого раствора и началом разрыва когерентных связей.
6. Обработка образцов из стали 20, предварительно лазерно-легированных ванадием по предлагаемому способу, при этом длительность отжига составила 50 минут. Значение микротвердости 18000 мПа. Разупрочнение слоя произошло из-за полного выделения нитридов ванадия, разрыва когерентных связей с кристаллической решеткой α -фазы и укрупнения частиц нитридов за счет слияния мелких в более крупные.
Результаты испытаний образцов приведены в таблице.
Таким образом, из таблицы видно, что вновь заявляемый способ по сравнению с прототипом позволяет достигать больших значений поверхностной твердости. При этом оптимальное значение длительности отжига деталей при температуре 600oC находится в пределах 20-40 минут.
Claims (1)
- Способ низкотемпературного азотирования стальных деталей, включающий поверхностное легирование нитридообразующими элементами с помощью лазерного нагрева и последующее азотирование при 540oC в течение 29 ч, отличающийся тем, что азотирование проводят в среде аммиака, а после азотирования проводят отжиг при 600oC в течение 20 - 40 мин.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98112418A RU2148676C1 (ru) | 1998-06-26 | 1998-06-26 | Способ низкотемпературного азотирования стальных деталей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98112418A RU2148676C1 (ru) | 1998-06-26 | 1998-06-26 | Способ низкотемпературного азотирования стальных деталей |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU98112418A RU98112418A (ru) | 2000-02-27 |
RU2148676C1 true RU2148676C1 (ru) | 2000-05-10 |
Family
ID=20207829
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98112418A RU2148676C1 (ru) | 1998-06-26 | 1998-06-26 | Способ низкотемпературного азотирования стальных деталей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2148676C1 (ru) |
Cited By (2)
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 |
RU2633867C1 (ru) * | 2017-01-09 | 2017-10-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ низкотемпературного ионного азотирования титановых сплавов |
-
1998
- 1998-06-26 RU RU98112418A patent/RU2148676C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЧУДИНА О.В. Комбинированное поверхностное упрочнение стали (лазерное легирование + азотирование). Металловедение и термическая обработка металлов. - М.: Машиностроение, 1994, N 3, с. 2 - 5. * |
Cited By (3)
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 |
RU2633867C1 (ru) * | 2017-01-09 | 2017-10-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ низкотемпературного ионного азотирования титановых сплавов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPWO2002046479A1 (ja) | 鋼材部品のベイキング処理方法 | |
JPS6120626B2 (ru) | ||
RU2148676C1 (ru) | Способ низкотемпературного азотирования стальных деталей | |
DE59606428D1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Sinterteilen | |
Cordier-Robert et al. | Surface alloying of iron by laser melting: microstructure and mechanical properties | |
Aziz et al. | The effect of ND-YAG laser surface treatment on mechanical properties of carburizing steel AISI 1006 | |
US5043027A (en) | Method of reestablishing the malleability of brittle amorphous alloys | |
RU2148677C1 (ru) | Способ низкотемпературного азотирования стальных деталей | |
RU2415964C1 (ru) | Способ низкотемпературного азотирования стальных деталей | |
US4519852A (en) | Annealing of high speed steel powder | |
Lobanov | Nitriding of Fe-3% Si alloy | |
SU1509420A1 (ru) | Способ низкотемпературного азотировани сталей | |
JPH03162515A (ja) | 熱処理方法 | |
JPH024990A (ja) | 鋼の表面硬化方法 | |
SU1560406A1 (ru) | Способ изготовлени спеченных изделий на основе железа | |
Ramous et al. | Metastable phases obtained by high power laser surface melting of cast-iron and steels | |
JPH0254717A (ja) | 軸受鋼の球状化焼鈍方法 | |
RU2716177C1 (ru) | Способ поверхностного легирования деталей из стали 40х | |
JPH09324211A (ja) | 浸炭窒化雰囲気での熱処理方法 | |
SU1595926A1 (ru) | Способ химико-термической обработки низкоуглеродистых легированных сталей | |
SU685703A1 (ru) | Способ упрочнени сталей с нестабильным аустенитом | |
SU616342A1 (ru) | Способ термической обработки дисперсионнотвердеющих сплавов | |
JPS62188771A (ja) | 構造用鋼の表面硬化方法 | |
Roth et al. | Residual stress formation in laser treated surfaces | |
JPH0368753A (ja) | 窒化鋼部材の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110627 |