RU2208659C1 - Способ газового азотирования изделий в кипящем слое и установка для его реализации - Google Patents
Способ газового азотирования изделий в кипящем слое и установка для его реализации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2208659C1 RU2208659C1 RU2002106855A RU2002106855A RU2208659C1 RU 2208659 C1 RU2208659 C1 RU 2208659C1 RU 2002106855 A RU2002106855 A RU 2002106855A RU 2002106855 A RU2002106855 A RU 2002106855A RU 2208659 C1 RU2208659 C1 RU 2208659C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- nitriding
- crucible
- nitrogen
- fluidized bed
- Prior art date
Links
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 64
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 17
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 19
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 13
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims description 3
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 3
- SNOOUWRIMMFWNE-UHFFFAOYSA-M sodium;6-[(3,4,5-trimethoxybenzoyl)amino]hexanoate Chemical compound [Na+].COC1=CC(C(=O)NCCCCCC([O-])=O)=CC(OC)=C1OC SNOOUWRIMMFWNE-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 6
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001182 Mo alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000756 V alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 208000018459 dissociative disease Diseases 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
- 238000013022 venting Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии и оборудованию для газового азотирования в кипящем слое катализатора для низкотемпературной и высокотемпературной упрочняющей обработки поверхностей сталей и сплавов. Задачей изобретения является получение упрочненной поверхности на металлах и сплавах. Предложенный способ включает помещение обрабатываемого изделия в нагреваемый тигель, подачу азотосодержащего газа через газораспределительное устройство, расположенное в донной части тигля, и создание кипящего слоя вокруг обрабатываемого изделия, отвод отходящих газов через канал в крышке тигля и последующее дожигание отходящих газов. В тигель помещают катализатор, а регулирование глубины слоя азотирования осуществляют, изменяя избыточное давление азотсодержащего газа путем диафрагмирования канала в крышке тигля. Температуру азотирования изделий из различных сплавов поддерживают с помощью автоматического управления в пределах 450-1200oС. Техническим результатом изобретения является создание усовершенствованного экологически чистого способа низкотемпературного и высокотемпературного упрочнения поверхности металлических материалов посредством создания усовершенствованной установки для азотирования. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к технологии и оборудованию для газового азотирования в кипящем слое катализатора для низкотемпературной и высокотемпературной упрочняющей обработки поверхностей сталей и сплавов.
Из патентной литературы известен способ газового азотирования изделий в кипящем слое, включающий помещение обрабатываемого изделия и катализатора в нагреваемый тигель печного блока, подачу азотосодержащего газа через донную часть, создание псевдокипящего слоя вокруг обрабатываемого изделия и отвод отходящих газов через канал в крышке тигля (US 4569862, МПК 4 С 23 С 16/00, 11.02.1986).
Из патентной литературы известен аппарат с кипящим слоем для обработки металлов, содержащий тигель с нагревателями, блок азотосодержащих газов с подводящим трубопроводом и регулятором газоподачи, рассеиватель, расположенный в донной части тигля, крышку тигля с отводящим трубопроводом и сыпучий катализатор (US 4671496, МПК 7 С 23 С 8/06, 09.06.0987).
Азотирование - есть способ химико-термической обработки в газовой среде сталей и сплавов с целью повышения следующих эксплуатационных свойств: износостойкость, контактная выносливость, твердость, коррозионная стойкость, жаростойкость, жаропрочность, задиростойкость и т.д. и т.п., что и определяет две температурные области азотирования: низкотемпературную 500-600oС и высокотемпературную 900-1200oС.
Обычно указанные процессы азотирования производятся в циркуляционных газовых печах либо в ваннах соляного расплава и ограничены вышеуказанной областью температур из-за низкой устойчивости стенок тигля при диссоциации аммиака в длительных процессах в замкнутом рабочем пространстве печи. Точки плавления и химическая устойчивость солей в ванных процессах при жидкостном азотировании также ограничивают область применения этих технологий.
Оба этих процесса также ограничены температурой и скоростью потока газа и требуют большого объема аммиака для обеспечения соответствующей скорости диффузии, которую в обычных печах и ваннах быстро изменить нельзя. Кроме того, при указанном принципе азотирования создаются предпосылки возникновения нештатных ситуаций, таких как взрыв (скорость потока ниже паспортной), если же скорость выше паспортной, то происходит разрушение уплотнений крышек и клапанов указанных выше печей. Такой способ азотирования мало приспособлен к составу атмосферы и структуре обрабатываемой детали.
Печи с кипящим слоем, в которых осуществляется химико-термическая обработка, в том числе и газовое азотирование, получили свое развитие в конце 70-80-х годов прошлого столетия. Способы ХТО в таких печах базируются на известном явлении, когда при определенном расходе газа и скоростном напоре сопротивление насыпного веса мелкодисперсного материала (окись алюминия) заставляет эти частицы отдаляться друг от друга и находиться во взвешенном состоянии в потоке газа, образуя, таким образом, гетерогенную систему, имитирующую свойства жидкости. Устройство, в котором происходит описанный выше способ ХТО - азотирование - в принципе представляет собой печь шахтного типа с электронагревом рабочего тигля, на дне которого расположено газораспределительное устройство.
Задача настоящего изобретения заключается в следующем:
1. В создании усовершенствованного экологически чистого способа низкотемпературного и высокотемпературного упрочнения (азотирования) поверхности металлических материалов, в т.ч.:
- получении более глубоких и хорошо развитых слоев диффузионной приповерхностной зоны;
- получении упрочненной поверхности на металлах и сплавах, которая удовлетворяет требованиям эксплуатационных свойств деталей: ударная вязкость, контактная выносливость, высокая износостойкость, твердость, жаростойкость и жаропрочность;
- сокращении подготовительного и технологического времени при проведении процесса упрочнения;
- сокращении расхода энергоносителей;
2. В создании усовершенствованной установки для осуществления азотирования металлов и сплавов в кипящем слое специального сферического катализатора, т.е. обеспечении процесса азотирования таким оборудованием, в котором рабочая атмосфера создается без потерь ее термодинамической активности и без дорогостоящих систем слежения и управления атмосферой.
1. В создании усовершенствованного экологически чистого способа низкотемпературного и высокотемпературного упрочнения (азотирования) поверхности металлических материалов, в т.ч.:
- получении более глубоких и хорошо развитых слоев диффузионной приповерхностной зоны;
- получении упрочненной поверхности на металлах и сплавах, которая удовлетворяет требованиям эксплуатационных свойств деталей: ударная вязкость, контактная выносливость, высокая износостойкость, твердость, жаростойкость и жаропрочность;
- сокращении подготовительного и технологического времени при проведении процесса упрочнения;
- сокращении расхода энергоносителей;
2. В создании усовершенствованной установки для осуществления азотирования металлов и сплавов в кипящем слое специального сферического катализатора, т.е. обеспечении процесса азотирования таким оборудованием, в котором рабочая атмосфера создается без потерь ее термодинамической активности и без дорогостоящих систем слежения и управления атмосферой.
Сущность изобретения
Способ газового азотирования включает помещение обрабатываемого изделия в нагреваемый тигель, подачу азотосодержащего газа через газораспределительное устройство, расположенное в донной части тигля, и создание кипящего слоя вокруг обрабатываемого изделия, отвод отходящих газов через канал в крышке тигля и последующее дожигание отходящих газов. Отличается тем, что в тигель дополнительно помещают катализатор, регулирование глубины слоя азотирования осуществляют, изменяя избыточное давление азотосодержащего газа путем диафрагмирования канала в крышке тигля, а температуру азотирования изделий из различных сплавов поддерживают с помощью автоматического управления в пределах 450-1200oС.
Способ газового азотирования включает помещение обрабатываемого изделия в нагреваемый тигель, подачу азотосодержащего газа через газораспределительное устройство, расположенное в донной части тигля, и создание кипящего слоя вокруг обрабатываемого изделия, отвод отходящих газов через канал в крышке тигля и последующее дожигание отходящих газов. Отличается тем, что в тигель дополнительно помещают катализатор, регулирование глубины слоя азотирования осуществляют, изменяя избыточное давление азотосодержащего газа путем диафрагмирования канала в крышке тигля, а температуру азотирования изделий из различных сплавов поддерживают с помощью автоматического управления в пределах 450-1200oС.
Азотирование проводят как в низкотемпературной области при 450-600oС, так и высокотемпературной при 900-1200oС.
В качестве азотосодержащего газа используют смесь азота, аммиака, C3H8, С4Н10 и сжатого воздуха.
Азотирование проводят в течение 1-6 часов.
Установка для газового азотирования изделий в кипящем слое включает блок азотосодержащих газов с подводящим трубопроводом и системой регулирования подачи газов, устройством, расположенным в его донной части, а также крышкой с каналом для выхода отходящих газов и системой их поджига. Отличается тем, что она дополнительно снабжена блоком сушки и очистки азотосодержащего газа, в полости тигля размещена подвеска с деталями и катализатор, канал для выхода отходящих газов снабжен системой диафрагмирования.
Блок сушки и очистки технологических газов снабжен емкостью с силикагелем, накопителями, печью для устранения остаточной влаги и емкостью для удаления химически связанной влаги.
Печной блок снабжен вентиляционной системой. Печной блок снабжен одной или более вертикально расположенными теплоизоляционными секциями, оснащенными резистивными нагревателями, позволяющими повысить его ремонтоспособность.
Достигаемый технический результат заключается в повышении экологической чистоты технологического процесса, автоматическом управлении температурой азотирования в интервале 450-1200oС, повышении ремонтоспособности печи и экономической эффективности.
Изобретение поясняется чертежом, где показана принципиальная схема установки.
В отличие от известных способов азотирования в кипящем слое настоящее изобретение состоит в том, что кипящий слой представляет собой гетерогенную систему, состоящую из сферических частиц специального высокотемпературного, экологически чистого катализатора с прямолинейным потоком газовоздушной смеси, проходящей сквозь слой указанных частиц с интенсивным перемешиванием их. Тем самым создается эффект вязкой, "кипящей жидкости", плотно облегающей все поверхности изделий, погруженных в эту "жидкость", обеспечивающую условия для скоростных изотермических и диффузионных процессов в интервале температур 450-1200oС. При этом непрерывно протекающий, с "пескоструйным" эффектом, процесс обработки азотируемой поверхности изделия - процесс азотирования происходит в условиях экзогазовой атмосферы постоянного состава и термодинамической активности, состоящей из различных комбинаций аммиака, технически чистого азота и углеродосодержащих газов.
Заявленный способ азотирования обеспечивается установкой, показанной на принципиальной схеме (см. чертеж), состоящей из 3 основных блоков, в которые входят соответствующие устройства, элементы и трубопроводы.
Блок газоподачи (I) содержит источник аммиака 1, источник технически чистого азота 2, источник углеродосодержащих газов 3, источник сжатого воздуха 4 и систему регулирования подачи газов 5.
Блок подготовки (II) (сушки и очистки) технологических газов содержит емкости с селикогелем 6, накопители 7, печь для устранения остаточной влаги 8 и емкость для удаления химически связанной влаги 9.
Печной блок (III) содержит вентиляционную систему 10, систему поджига выходящих газов 11, систему диафрагмирования отверстия в крышке печного блока 12, крышку печного блока 13, подвеску с деталями 14, нагреватели 15, специальный сферический катализатор 16, теплоизолирующий корпус 17, газораспределительное устройство 18, расположенное в донной части тигля 19.
Установка предназначена для низко- и высокотемпературных технологических процессов азотирования и других химико-термических обработок (нитроцементация, карбонитрация и т.д.) металлов и сплавов в интервале температур 450-1200oС. Установка заменяет жидкостные ванны, шахтные газовые печи и другое аналогичное оборудование. Установка схематически (см. фиг.1) состоит из двух блоков: вспомогательного оборудования и устройств, обеспечивающих комбинированный или раздельный расход технологических газов при заданном давлении и соответствующем качестве по степени их очистки и осушки (см. блок I и II). Система транспорта газовых потоков обеспечена устройствами контроля и регулирования.
Печной блок нагрева (III) показан в частично-поперечном разрезе и представляет собой шахтную электропечь, в которой производятся необходимые технологические процессы. Печи могут быть периодического и непрерывного действия, в которых за счет кипящего слоя специального сферического катализатора осуществляется принудительная циркуляция газа в рабочем пространстве через газораспределительное устройство. Разделение электрической мощности по зонам рабочего тигля обеспечивает высокую равномерность температуры (5oС) от номинала и состава атмосферы по сечению и высоте рабочего пространства. Стабильность рабочей атмосферы обусловлена высокой скоростью прямолинейно восходящих газов, при которой атмосфера обновляется от 100 до 300 раз в час в зависимости от диаметра и высоты рабочего тигля. Тигель имеет устройство для подвески деталей, а также газоплотную крышку со специальным отверстием для выхода отработанных газов и их электроподжигом. Отверстие имеет дистанционно управляемую диафрагму, обеспечивающую регулярный расход и избыточное давление газов в рабочем пространстве тигля, которые необходимы для торможения реакции адсорбции и диссоциации непосредственно на поверхности изделия. В конечном итоге указанное устройство создает ускоряющий эффект химико-термической обработки в кипящем слое.
Отличительными признаками установки, которые обеспечивают комплекс механических, тепловых и химических воздействий с замером их параметров, обуславливающих ускорение технологических процессов, являются:
1) наличие системы поджига отработанных газов и регулирование их высокоскоростного потока, что обеспечивает экологическую чистоту технологических процессов и ресурсосбережение;
2) наличие автоматического (микропроцессорного) управления температурой азотирования в интервале 450-1200oС с максимально высокой точностью ее поддержания при переходе от одного режима к другому без переналадки;
3) наличие в конструкции печи одного или более вертикально расположенных теплоизоляционных блоков, оснащенных резистивными нагревателями, что позволяет повысить ремонтоспособность печи и ее эксплуатационные свойства;
4) наличие недорогостоящих устройств, систем слежения и управления технологическими атмосферами без потерь их термодинамической активности в силу специфических свойств кипящего слоя специального сферического катализатора.
1) наличие системы поджига отработанных газов и регулирование их высокоскоростного потока, что обеспечивает экологическую чистоту технологических процессов и ресурсосбережение;
2) наличие автоматического (микропроцессорного) управления температурой азотирования в интервале 450-1200oС с максимально высокой точностью ее поддержания при переходе от одного режима к другому без переналадки;
3) наличие в конструкции печи одного или более вертикально расположенных теплоизоляционных блоков, оснащенных резистивными нагревателями, что позволяет повысить ремонтоспособность печи и ее эксплуатационные свойства;
4) наличие недорогостоящих устройств, систем слежения и управления технологическими атмосферами без потерь их термодинамической активности в силу специфических свойств кипящего слоя специального сферического катализатора.
ПРИМЕРЫ
I. Метод настоящего изобретения был опробован на установке кипящего слоя "Корунд-А". Диаметр тигля 120 мм, высота насыпного слоя специального катализатора 350 мм, скорость потока 2,2 м3/ч, с максимальной рабочей температурой до 1200oС.
I. Метод настоящего изобретения был опробован на установке кипящего слоя "Корунд-А". Диаметр тигля 120 мм, высота насыпного слоя специального катализатора 350 мм, скорость потока 2,2 м3/ч, с максимальной рабочей температурой до 1200oС.
Пример 1.
Азотированию были подвергнуты детали типа "кольцо" (прядильное) для текстильных машин, изготовленное из стали 18ХГТ после улучшения и механической обработки (шлифования) с последующим стабилизирующим отпуском при температуре 450-480oС в среде диссоциированного аммиака. Время азотирования - 3 часа.
Результаты по глубине слоя 0,30-0,35 мм, поверхностной твердости HRCa= 55-58 и деформации по наружному и внутреннему диаметру соответствуют требованиям чертежа.
Износостойкость и контактная выносливость возрастает в 2 раза.
Пример 2.
Азотированию были подвергнуты детали типа "шайба" под опорные пружины клапана автомобильного двигателя, изготовленные из стали 10. Газовая атмосфера в соответствии с настоящим изобретением состояла из 70% NH и 30% воздуха. Детали были погружены в кипящий слой катализатора при температуре 520-530oС на 3 часа. Глубина слоя соединений 0,005 мм, глубина диффузионной зоны 0,15 мм. Поверхностная твердость 260 HV10. Результаты соответствуют требованиям чертежа.
Пример 3.
Азотированию были подвергнуты детали типа "опора" регулировочного винта для одного из узлов автомобильного двигателя из стали 45ХН2МФА. Азотирование проводилось по двухступенчатому режиму:
1 ступень: t=520-530oС, атмосфера, состоящая из 70% NН3 и 30% воздуха,
τ =2,0 часа;
2 ступень: t=520-530oС, атмосфера, состоящая из 50% NH3 и 50% воздуха,
τ =2,0 часа.
1 ступень: t=520-530oС, атмосфера, состоящая из 70% NН3 и 30% воздуха,
τ =2,0 часа;
2 ступень: t=520-530oС, атмосфера, состоящая из 50% NH3 и 50% воздуха,
τ =2,0 часа.
Глубина слоя соединений 0,05 мм, глубина диффузионной зоны 0,3 мм. Поверхностная твердость 850-900 HV5. Результаты соответствуют требованиям чертежа.
Пример 4.
Азотированию были подвергнуты детали типа "сухарь" для вилок переключения передач автомобиля из стали 40Х. Азотирование проводилось по двухступенчатому режиму:
1 ступень: t= -520-530oС, атмосфера, состоящая из 70% NН3 и 30% воздуха,
τ =2,0 часа;
2 ступень: t=520-530oС, атмосфера, состоящая из 50% NH3 и 50% воздуха,
τ =2,0 часа.
1 ступень: t= -520-530oС, атмосфера, состоящая из 70% NН3 и 30% воздуха,
τ =2,0 часа;
2 ступень: t=520-530oС, атмосфера, состоящая из 50% NH3 и 50% воздуха,
τ =2,0 часа.
Глубина слоя соединений 0,01 мм, глубина диффузионной зоны 0,25 мм. Поверхностная твердость 450-500 HV5. Результаты соответствуют требованиям чертежа.
II. Метод настоящего изобретения был опробован на установке кипящего слоя "Корунд-А". Диаметр тигля 120 мм, высота насыпного слоя специального катализатора 350 мм, скорость потока 2,2 м3/ч, рабочая температура до 1200oС для деталей, работающих при повышенных температурах в условиях, требующих повышенной жаропрочности и жаростойкости в интервале температур 800-1200oС.
Пример 5.
Азотированию были подвергнуты детали, изготовленные из ниобийсодержащих сплавов ВН-3, ВН-2АЭ, Nb-1% Zr в интервале температур 1000-1200oС в течение 1-3 часов в атмосфере технически чистого азота.
Глубина слоя при 1000oС 0,8 мкм; при 1100oС 1 мкм; при 1200oС 4 мкм; твердость поверхности Hμ=1800-2000 кг/мм2. Предел прочности σв увеличивается на 50%; жаропрочность возрастает на 50-200%.
Пример 6.
Детали, изготовленные из молибденовых сплавов МЛТ, ЦМ-2А, М'Т азотировались при температурах 1000-1200oС в атмосфере NН3. Время процесса 1-6 часов.
Глубина азотированного слоя за один час составила 30-40 мкм; за три часа - 45-50 мкм; за шесть часов - 60-70 мкм. Износостойкость увеличилась в 2 раза, жаропрочность возросла в 2 раза, твердость поверхности Hμ =2000 кг/мм2.
Пример 7.
Детали, изготовленные из сплавов ванадия V-5% Ti и V-(11,5)% Zr азотировались в интервале температур 1000-1200oС в течение 1, 2, 3 ч в атмосфере азота и аммиака, глубина азотированного слоя 2,4; 4,5 и 21 мкм соответственно.
Жаропрочность при этом возросла в 1,5 - 2 раза, твердость поверхности Hμ =1800 кг/мм2. Коррозионная стойкость (за исключением жаростойкости) возрастает в 10 раз в растворах НСl и H2SO4.
Пример 8.
Азотированию (сквозному) были подвергнуты тонкостенные изделия из листовых Ni-содержащих материалов типа ЭП-648 в интервале температур 1100-1200oС в течение 3-5 часов в атмосфере чистого азота с применением активатора технологического процесса. Предел прочности при рабочей температуре увеличился в 2 раза, уровень пластичности не ниже 18-20%, длительная прочность повышается в 2,5-3 раза при соответствующих температурах эксплуатации.
Claims (8)
1. Способ газового азотирования изделий в кипящем слое, включающий помещение обрабатываемого изделия в нагреваемый тигель, подачу азотосодержащего газа через газораспределительное устройство, расположенное в донной части тигля, и создание кипящего слоя вокруг обрабатываемого изделия, отвод отходящих газов через канал в крышке тигля и последующее дожигание отходящих газов, отличающийся тем, что в тигель дополнительно помещают катализатор, а регулирование глубины слоя азотирования осуществляют, изменяя избыточное давление азотосодержащего газа путем диафрагмирования канала в крышке тигля, а температуру азотирования изделий из различных сплавов поддерживают с помощью автоматического управления в пределах 450-1200oС.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что азотирование проводят как в низкотемпературной области при 450-600oС, так и высокотемпературной при 900-1200oС.
3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве азотосодержащего газа используют смесь азота, аммиака, С3Н8, С4Н10 и сжатого воздуха.
4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что азотирование проводят в течение 1-6 ч.
5. Установка для газового азотирования изделий в кипящем слое, включающая блок азотосодержащих газов с подводящим трубопроводом и системой регулирования подачи газов, печной блок, содержащий нагреватели, тигель, снабженный газораспределительным устройством, расположенным в его донной части, а также крышкой с каналом для выхода отходящих газов и системой их поджига, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена блоком сушки и очистки азотосодержащего газа, в полости тигля размещены подвеска с деталями и катализатор, канал для выхода отходящих газов снабжен системой диафрагмирования.
6. Установка по п.5, отличающаяся тем, что блок сушки и очистки технологических газов снабжен емкостью с силикагелем, накопителями, печью для устранения остаточной влаги и емкостью для удаления химически связанной влаги.
7. Установка по любому из пп.5 и 6, отличающаяся тем, что печной блок снабжен вентиляционной системой.
8. Установка по любому из пп.5-7, отличающаяся тем, что печной блок снабжен одной или более вертикально расположенными теплоизоляционными секциями, оснащенными резистивными нагревателями, позволяющими повысить его ремонтопригодность.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002106855A RU2208659C1 (ru) | 2002-03-19 | 2002-03-19 | Способ газового азотирования изделий в кипящем слое и установка для его реализации |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002106855A RU2208659C1 (ru) | 2002-03-19 | 2002-03-19 | Способ газового азотирования изделий в кипящем слое и установка для его реализации |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2208659C1 true RU2208659C1 (ru) | 2003-07-20 |
Family
ID=29211638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002106855A RU2208659C1 (ru) | 2002-03-19 | 2002-03-19 | Способ газового азотирования изделий в кипящем слое и установка для его реализации |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2208659C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2402631C1 (ru) * | 2009-03-20 | 2010-10-27 | Закрытое акционерное общество "ПКТИмаш-плюс" | Способ газовой термической и химико-термической обработки изделий в "кипящем слое" наноструктурированного катализатора |
| WO2013084034A1 (en) | 2011-12-07 | 2013-06-13 | Solaris Holdings Limited | Method of improvement of mechanical properties of products made of metals and alloys |
| RU2639755C1 (ru) * | 2016-06-27 | 2017-12-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" | Способ газового азотирования изделий из конструкционных сталей |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU560005A1 (ru) * | 1976-02-26 | 1977-05-30 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт титана | Способ азотировани титановых сплавов |
| US4569862A (en) * | 1984-05-28 | 1986-02-11 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Method of forming a nitride layer |
| US4671496A (en) * | 1983-05-26 | 1987-06-09 | Procedyne Corp. | Fluidized bed apparatus for treating metals |
| RU2005808C1 (ru) * | 1992-05-19 | 1994-01-15 | Юрий Александрович Баландин | Способ азотирования в псевдоожиженном слое |
| RU2007497C1 (ru) * | 1991-04-22 | 1994-02-15 | Файншмидт Евгений Михайлович | Установка для азотирования изделий в виброкипящем слое |
| RU2062256C1 (ru) * | 1990-07-25 | 1996-06-20 | Англо-Америкэн корпорейшн оф Саут Африка Лимитед | Способ получения тетрахлорида титана |
| RU2132403C1 (ru) * | 1998-09-01 | 1999-06-27 | Акционерное общество "Тульский проектно-конструкторский технологический институт машиностроения" | Способ химико-термической обработки |
-
2002
- 2002-03-19 RU RU2002106855A patent/RU2208659C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU560005A1 (ru) * | 1976-02-26 | 1977-05-30 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт титана | Способ азотировани титановых сплавов |
| US4671496A (en) * | 1983-05-26 | 1987-06-09 | Procedyne Corp. | Fluidized bed apparatus for treating metals |
| US4569862A (en) * | 1984-05-28 | 1986-02-11 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Method of forming a nitride layer |
| RU2062256C1 (ru) * | 1990-07-25 | 1996-06-20 | Англо-Америкэн корпорейшн оф Саут Африка Лимитед | Способ получения тетрахлорида титана |
| RU2007497C1 (ru) * | 1991-04-22 | 1994-02-15 | Файншмидт Евгений Михайлович | Установка для азотирования изделий в виброкипящем слое |
| RU2005808C1 (ru) * | 1992-05-19 | 1994-01-15 | Юрий Александрович Баландин | Способ азотирования в псевдоожиженном слое |
| RU2132403C1 (ru) * | 1998-09-01 | 1999-06-27 | Акционерное общество "Тульский проектно-конструкторский технологический институт машиностроения" | Способ химико-термической обработки |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2402631C1 (ru) * | 2009-03-20 | 2010-10-27 | Закрытое акционерное общество "ПКТИмаш-плюс" | Способ газовой термической и химико-термической обработки изделий в "кипящем слое" наноструктурированного катализатора |
| 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 |
| RU2639755C1 (ru) * | 2016-06-27 | 2017-12-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" | Способ газового азотирования изделий из конструкционных сталей |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4547228A (en) | Surface treatment of metals | |
| US4671496A (en) | Fluidized bed apparatus for treating metals | |
| CN100532647C (zh) | 炉底滚轴传动式连续渗碳热处理炉 | |
| Maldzinski et al. | ZeroFlow gas nitriding of steels | |
| RU2208659C1 (ru) | Способ газового азотирования изделий в кипящем слое и установка для его реализации | |
| EP3908553B1 (en) | Process for producing potassium sulphate | |
| US3519257A (en) | Process for the treatment of surfaces of workpieces in an annealing furnace | |
| EP0516899A1 (en) | Method of nitriding steel | |
| JPS6320908B2 (ru) | ||
| KR100432956B1 (ko) | 금속침탄방법 | |
| GB2153855A (en) | Stainless steel case hardening process | |
| CN101353718A (zh) | 箱型无氧化热处理炉 | |
| CN100590207C (zh) | 高铬合金铸球油淬工艺 | |
| CN108531851A (zh) | 一种浅槽分选机链轮的热处理工艺 | |
| CN106498132A (zh) | 模具高压气淬工艺 | |
| JPS6033188B2 (ja) | 金属熱処理設備 | |
| Rowan et al. | Gas Carburizing | |
| JPH0232678Y2 (ru) | ||
| CN106435121B (zh) | 一种高压气淬炉 | |
| PIT | A NEW LOW-PRESSURE CARBURIZING SOLUTION | |
| US2494791A (en) | Oxidation of the hardened inner surface of a pump liner to facilitate its removal from the liner | |
| JPS63759Y2 (ru) | ||
| Sverdlin | Types of Heat Treating Furnaces | |
| JPH0312140B2 (ru) | ||
| Canale et al. | Martempering of Steels |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20081209 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090320 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20110220 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20120311 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170320 |