RU2186860C2

RU2186860C2 - Method of heat treatment of parts made of metals, steels and alloys

Info

Publication number: RU2186860C2
Application number: RU99126303A
Authority: RU
Inventors: В.И. Меркулов; В.И. Муравьев; В.Н. Войтов; С.З. Лончаков; Б.Н. Марьин
Original assignee: Комсомольское-на-Амуре авиационное производственное объединение
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2002-08-10

Abstract

FIELD: heat and thermochemical treatment of machine parts in various gas media, protective and saturating; applicable in machine building, aircraft and automobile and other industries. SUBSTANCE: method includes heating, holding and cooling of machine parts in airtight muffel of heat-treatment furnace. Muffel is evacuated and filled with protective atmosphere. Muffel is made airtight with help of seal with filler. Created simultaneously in airtight muffel and autoevacuation and protective atmosphere due to reaction of gases in muffel with surface of treated parts and seal operation. Included into seal filler are respective activators. Ratio of muffle working volume to area of treated parts surface is selected of not above 0.5 cu.m/sq.m. For parts heat treatment accompanied by diffusion alloying, preliminarily placed into muffel are respective substances of saturating elements. Use of the offered method of heat treatment of machine parts results in no change of their weight irrespective of grades of steels and alloys after heat treatment and decarbonization of parts surfaces. Offered method provides for intensification of diffusion alloying process by 2-4 times as compared with prototype. EFFECT: higher productivity and reduced labor input in parts heat treatment. 2 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к термической, химико-термической обработке деталей в различных газовых средах, как защитных, так и насыщающих, и может быть использовано в машиностроении, авиастроении, автомобилестроении и других областях промышленности. The invention relates to thermal, chemical-thermal treatment of parts in various gaseous media, both protective and saturating, and can be used in mechanical engineering, aircraft, automotive and other industries.

Известен способ создания защитной атмосферы в замкнутом пространстве электропечи (SU 395444, МКИ С 21 D 1/76, 1973г.), включающий многократное вакуумирование с последующим многократным заполнением объема защитным газом. Использование этого способа предполагает наличие оборудования для создания вакуума и защитного газа для многократной его закачки в замкнутое пространство электропечи. A known method of creating a protective atmosphere in a confined space of an electric furnace (SU 395444, MKI C 21 D 1/76, 1973), including multiple evacuation followed by multiple filling of the volume with protective gas. Using this method involves the availability of equipment to create a vacuum and a protective gas for its multiple injection into a closed space of an electric furnace.

Известен способ термической обработки крупногабаритных изделий и сварных узлов из сплавов на основе титана (SU 633927, МКИ С 22 F 1/2, 1978г.). Способ включает нагрев, выдержку и охлаждение помещенного предварительно в защитный кожух изделия в герметизированной камере, заполненной после вакуумирования инертным газом. Способ позволяет несколько повысить качество поверхности деталей, но также предполагает использование установок для создания вакуума и закачивания инертного газа в герметизированную камеру термической печи. A known method of heat treatment of large-sized products and welded units of alloys based on titanium (SU 633927, MKI C 22 F 1/2, 1978). The method includes heating, holding and cooling the product placed previously in the protective casing in a sealed chamber filled with inert gas after evacuation. The method allows to slightly improve the surface quality of parts, but also involves the use of installations to create a vacuum and pump inert gas into a sealed chamber of a thermal furnace.

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является известный способ термической обработки деталей из металлов, сталей и сплавов, включающий нагрев, выдержку и охлаждение деталей в муфеле, который герметизируют затвором с засыпкой и в котором создают защитную атмосферу за счет взаимодействия газов в муфеле с поверхностью обрабатываемых деталей (см. SU 548637, МПК⁷ F 27 В 1/18, 21.03.1977).The closest analogue to the claimed invention is a known method of heat treatment of parts of metals, steels and alloys, including heating, holding and cooling the parts in a muffle, which is sealed with a shutter with backfill and in which a protective atmosphere is created due to the interaction of gases in the muffle with the surface of the workpieces (see SU 548637, IPC ⁷ F 27 B 1/18, 03/21/1977).

Задачей изобретения является увеличение производительности и снижение трудоемкости процесса термической обработки деталей. The objective of the invention is to increase productivity and reduce the complexity of the process of heat treatment of parts.

Для решения задачи и обеспечения технического результата в известном способе термической обработки деталей из металлов, сталей и сплавов, включающем нагрев, выдержку и охлаждение деталей в муфеле, который герметизируют затвором с засыпкой и в котором создают защитную атмосферу за счет взаимодействия газов в муфеле с поверхностью обрабатываемых деталей, отношение объема рабочего пространства муфеля к площади поверхности обрабатываемых деталей выбирают не более 0,5 м³/м². Для термообработки деталей, сопровождающейся диффузионным легированием, в муфель предварительно помещают соответствующие вещества насыщающих элементов.To solve the problem and provide a technical result in the known method of heat treatment of parts of metals, steels and alloys, including heating, holding and cooling the parts in a muffle, which is sealed with a shutter with backfill and in which a protective atmosphere is created due to the interaction of gases in the muffle with the surface of the processed parts, the ratio of the volume of the working space of the muffle to the surface area of the workpieces is selected no more than 0.5 m ³ / m ² . For heat treatment of parts, accompanied by diffusion alloying, the corresponding substances of saturating elements are preliminarily placed in the muffle.

Способ осуществляют следующим образом. Готовят садку деталей для термообработки из расчета, чтобы отношение объема рабочего пространства муфеля к площади поверхности обрабатываемых деталей не превышало 0,5 м³/м². Готовую садку деталей загружают в уже разогретый до заданной температуры муфель. Для деталей, предназначенных для легирования, в муфель дополнительно помещают соответствующие вещества насыщающих элементов. Муфель герметизируют, закрывая его крышкой, контактирующей с затвором в виде желоба с засыпкой, включающей соответствующие активаторы. После закрытия муфеля крышкой в процессе нагрева деталей внутри муфеля создается избыточное давление газов за счет выделения испаряющихся летучих веществ с поверхности деталей и выход этих газов через засыпку затвора в окружающую атмосферу. При дальнейшем нагреве и выдержке обрабатываемых деталей в муфеле газовыделение с поверхности обрабатываемых деталей прекращается, внутри муфеля происходит некоторое разрежение, т.е. автовакуумирование, затем начинается фильтрация наружного воздуха через засыпку затвора внутрь муфеля и одновременное взаимодействие его с соответствующими активаторами в засыпке затвора. В муфеле создается необходимая защитная атмосфера. Как видно из данных табл.1 и 2, масса образцов различных сталей и сплавов после термообработки по предложенному способу не изменяется, а содержание углерода в фольге из стали У9А практически равно исходному состоянию. Термообработка по прототипу приводит к увеличению массы образцов и к обезуглероживанию фольги. При предварительном помещении в муфель соответствующих веществ насыщающих элементов можно проводить диффузионное легирование поверхности обрабатываемых деталей. Как видно из данных табл.3, процесс диффузионного легирования по предлагаемому способу по сравнению с прототипом интенсифицируется в 2-4 раза.The method is as follows. Prepare the cage parts for heat treatment from the calculation, so that the ratio of the volume of the working space of the muffle to the surface area of the processed parts does not exceed 0.5 m ³ / m ² . The finished cage of parts is loaded into a muffle already preheated to a predetermined temperature. For parts intended for alloying, the corresponding substances of saturating elements are additionally placed in the muffle. The muffle is sealed by closing it with a lid in contact with the shutter in the form of a gutter with a backfill, including the corresponding activators. After closing the muffle with a lid during heating of parts inside the muffle, excessive gas pressure is created due to the emission of volatile volatile substances from the surface of the parts and the release of these gases through the filling of the shutter into the surrounding atmosphere. With further heating and exposure of the workpieces to the muffle, gas evolution from the surface of the workpieces ceases, some rarefaction occurs inside the muffle, i.e. auto-evacuation, then filtering of the external air through the filling of the shutter inside the muffle and its simultaneous interaction with the corresponding activators in the filling of the shutter begins. The muffle creates the necessary protective atmosphere. As can be seen from the data in Tables 1 and 2, the mass of samples of various steels and alloys after heat treatment according to the proposed method does not change, and the carbon content in the U9A steel foil is almost equal to the initial state. Heat treatment according to the prototype leads to an increase in the mass of samples and decarburization of the foil. When preliminary placing in the muffle the appropriate substances of saturating elements, it is possible to carry out diffusion alloying of the surface of the workpieces. As can be seen from the data in table 3, the diffusion alloying process according to the proposed method is intensified 2-4 times in comparison with the prototype.

Claims

1. The method of heat treatment of parts made of metals, steels and alloys, including heating, holding and cooling the parts in a muffle, which is sealed with a shutter with backfill and in which a protective atmosphere is created due to the interaction of gases in the muffle with the surface of the workpieces and the operation of the muffle shutter, characterized the fact that the ratio of the volume of the working space of the muffle to the surface area of the workpieces is selected no more than 0.5 m ³ / m ² .

2. The method according to claim 1, characterized in that for the heat treatment of parts, accompanied by diffusion alloying, the corresponding substances of the saturating elements are preliminarily placed in the muffle.