RU2287608C2 - Способ высокотемпературного азотирования деталей из коррозионно-стойких хромоникелевых сталей - Google Patents
Способ высокотемпературного азотирования деталей из коррозионно-стойких хромоникелевых сталей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2287608C2 RU2287608C2 RU2004131155/02A RU2004131155A RU2287608C2 RU 2287608 C2 RU2287608 C2 RU 2287608C2 RU 2004131155/02 A RU2004131155/02 A RU 2004131155/02A RU 2004131155 A RU2004131155 A RU 2004131155A RU 2287608 C2 RU2287608 C2 RU 2287608C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ammonia
- corrosion
- temperature
- mixture
- details
- Prior art date
Links
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии сталей, а именно к способам упрочнения металлов, и может быть использовано при изготовлении деталей из коррозионно-стойких сталей. Способ включает нагрев деталей до температуры 1100-1200°С, выдержку в насыщающем газе в течение 2-8 часов и охлаждение. Охлаждение проводят вместе с печью до комнатной температуры в атмосфере насыщающего газа. В качестве насыщающего газа используют смесь аммиака с аргоном, в которой содержание аммиака составляет 45-75%. Техническим результатом изобретения является повышение твердости и износостойкости стальных деталей при обеспечении высокого уровня их коррозионной стойкости. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии сталей, а именно к способам упрочнения металлов, и может быть использовано при изготовлении деталей из коррозионно-стойких сталей, работающих в условиях повышенного изнашивания.
Известен способ азотирования хромоникелевых сплавов при температуре 1200°С с выдержкой в среде чистого азота в течение 15 часов и последующим охлаждением и отжигом в среде аргона при 1200°С в течение 1,5-2,5 ч (см. Патент РФ №2148675, опубл. 10.05.2000). Недостатком этого способа является то, что он не обеспечивает повышения износостойкости сталей.
Наиболее близким к заявляемому способу является принятый в качестве прототипа способ химико-термической обработки хромоникелевых сталей в аммиаке при температуре 1100-1200°С в течение 2-8 часов с последующим старением при температуре 750-800°С в течение 16-25 часов (см. Лахтин Ю.М., Фетисова И.П. Влияние высокотемпературного азотирования на механические свойства жаропрочных сталей. - Защитные покрытия на металлах, 1971, №5, с.83-88). Существенным недостатком этого способа является снижение коррозионной стойкости и жаростойкости изделий после азотирования, что вызвано снижением концентрации хрома в твердом растворе при образовании большого количества нитридов хрома как на стадии азотирования в среде чистого аммиака, так и на стадии старения. Кроме того, длительное старение приводит к коагуляции упрочняющих нитридных фаз и, как следствие, к снижению твердости азотированного слоя.
Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является повышение твердости и износостойкости азотированных хромоникелевых сталей при обеспечении высокого уровня их коррозионной стойкости.
Поставленная техническая задача решается тем, что в известном способе высокотемпературного азотирования деталей из коррозионно-стойких хромоникелевых сталей, заключающемся в том, что детали нагревают до температуры 1100-1200°С, выдерживают в насыщающем газе в течение 2-8 часов, а затем охлаждают до комнатной температуры вместе с печью в атмосфере насыщающего газа, согласно изобретению в качестве насыщающего газа используют смесь аммиака с аргоном, в которой процентное содержание аммиака задают в интервале 45-75%.
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что при химико-термической обработке используют смесь аммиака с аргоном, процентное содержание аммиака в которой задается в интервале от 45 до 75%. При этом на поверхности изделий образуются диффузионные слои с повышенной концентрацией азота и достаточно высокой объемной долей упрочняющих нитридных фаз (нитридов хрома CrN), что приводит к повышению твердости и износостойкости поверхностного слоя. Задаваемый диапазон процентного содержания аммиака 45-75% позволяет регулировать количество выделяющихся нитридов хрома не выше того предела, с которого снижение концентрации хрома в твердом растворе начинает оказывать негативное влияние на коррозионную стойкость стали.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Процесс азотирования проводят, нагревая детали в печи до температуры 1100-1200°С в насыщающем газе, представляющем собой смесь аммиака и аргона, детали выдерживают в этой смеси в течение 2-8 часов и затем охлаждают до комнатной температуры вместе с печью в атмосфере насыщающей смеси. Содержание аммиака в насыщающей смеси поддерживают в интервале 45-75%, что позволяет получить оптимальное сочетание повышенной твердости и износостойкости азотированной поверхности деталей, толщины азотированного слоя при сохранении на достаточно высоком уровне показателей коррозионной стойкости. При содержании аммиака в газовой смеси менее 45% концентрация активного азота в смеси слишком низкая, поэтому на поверхности детали формируются тонкие слои с малой концентрацией растворенного азота и малой объемной долей упрочняющих нитридов хрома. Из-за этого твердость слоя и его износостойкость практически не повышаются по сравнению с необработанными деталями. При повышении концентрации аммиака в газовой смеси более 75% объемная доля упрочняющих нитридов хрома достигает своего предела, так как на поверхности образуется сплошная нитридная корка, которая препятствует проникновению активного азота вглубь стали. Поэтому рост толщины азотированного слоя замедляется, а увеличение твердости и износостойкости поверхности практически прекращается. Более того, из-за активного связывания хрома в нитриды и преимущественного образования высшего нитрида Cr2N вместо CrN происходит сильное снижение концентрации хрома в твердом растворе, что ведет к понижению коррозионной стойкости стали.
Выполнение способа проиллюстрировано на примерах. Процесс высокотемпературного азотирования проводился согласно предлагаемого способа на деталях-образцах из коррозионно-стойкой стали 10Х18Н9Т при нагреве до температуры 1100°С и выдержке образцов в смеси аммиака с аргоном в течение 3-х часов. Характеристики механических свойств, толщины азотированных слоев и показатели коррозии после различных режимов обработки показаны в таблице.
Пример 1. Обработка деталей-образцов из стали 10Х18Н9Т по способу, изложенному в прототипе. Детали-образцы нагревали в среде чистого аммиака до температуры 1100°С, выдерживали в течение 3 часов, затем охлаждали в печи, после чего применяли старение в виде нагрева до 750°С, выдержке в течение 20 часов и охлаждении вместе с печью в атмосфере аммиака. Значения твердости, характеристики износостойкости и показатели коррозии приведены в таблице.
Пример 2. Детали-образцы нагревали в атмосфере аммиака с аргоном (содержание аммиака в смеси 35%) до температуры 1100°С, выдерживали в течение 3-х часов, затем охлаждали в печи в атмосфере насыщающей смеси. Данный режим азотирования хотя и дает высокие показатели коррозионной стойкости, но не обеспечивает получения высоких характеристик твердости и износостойкости, так как низка объемная доля нитридов хрома в азотированном слое. К тому же толщина азотированного слоя при таком режиме азотирования слишком мала.
Пример 3. Обработка сплава по предлагаемому способу. Детали-образцы нагревали в аммиачно-аргонной смеси, содержащей 45% аммиака, до температуры 1100°С, выдерживали в течение 3-х часов, затем охлаждали в потоке насыщающей смеси вместе с печью. После азотирования образуются достаточно протяженные слои с повышенной твердостью и износостойкостью, близкими к показателям для образцов, обработанных по прототипу, но обладающие существенно более высокими показателями коррозионной стойкости (2 балла - "весьма стойкие"). Это связано с сохранением концентрации хрома в твердом растворе при умеренном образовании нитридов хрома.
Пример 4. Обработка сплава по предлагаемому способу. Детали-образцы нагревали в аммиачно-аргонной смеси, содержащей 60% аммиака, до температуры 1100°С, выдерживали в течение 3-х часов, затем охлаждали в атмосфере насыщающей смеси вместе с печью. Данный режим азотирования обеспечивает достаточную толщину слоя, высокую твердость и износостойкость выше показателей деталей-образцов, обработанных по прототипу, при показателях коррозионной стойкости, оценивающихся 3 баллами - "весьма стойкие". Такой режим азотирования следует признать оптимальным.
Пример 5. Обработка сплава по предлагаемому способу. Детали-образцы нагревали в аммиачно-аргонной смеси, содержащей 75% аммиака, до температуры 1100°С, выдерживали в течение 3 часов, затем охлаждали в потоке насыщающей смеси вместе с печью. Данный режим азотирования обеспечивает повышенную толщину слоя, более высокую твердость и износостойкость, чем показатели для деталей-образцов, обработанных по прототипу, что связано с получением высокой объемной доли упрочняющих нитридов и отсутствием процессов коагуляции, свойственных старению. При этом по показателю глубинной коррозии образцы оцениваются 4 баллами - "стойкие".
Пример 6. Детали-образцы нагревали в смеси аммиака с аргоном (содержание аммиака в смеси 85%) до температуры 1100°С, выдерживали в течение 3-х часов, затем охлаждали в печи в атмосфере насыщающей смеси. Данный режим азотирования хотя и обеспечивает высокую твердость и износостойкость слоя, но приводит к падению коррозионной стойкости до уровня 6 баллов - "понижено стойкие", так как избыточное выделение нитридов хрома свыше критического количества снижает концентрацию хрома в твердом растворе, что резко уменьшает стойкость против коррозии.
Таким образом, обработка деталей из хромоникелевой стали по предлагаемому способу позволяет повысить твердость и износостойкость поверхности деталей при обеспечении существенно более высоких показателей стойкости к коррозии по сравнению со способом, описанным в прототипе.
Из таблицы следует вывод, что техническое решение поставленной задачи, а именно повышение твердости и износостойкости хромоникелевых сталей при обеспечении высоких показателей коррозионной стойкости, достигается при азотировании в смеси аммиака с аргоном при поддержании концентрации аммиака в смеси в интервале 45-75%.
Таблица. | ||||||
Результаты исследований свойств образцов исследуемого сплава, обработанных по предлагаемому способу и по способу, изложенному в прототипе. | ||||||
№ примера | Содержание аммиака в смеси, % | Толщина азотиров. слоя, мкм | Твердость, HV, МПа | Линейный износ, мм | Скорость корро-зии, мм/год | Балл корроз. стойкости |
1. Прототип | 100% | 195 | 6000 | 0,35 | 0,23 | 6 |
2. Предлагаемый способ | 35% | 120 | 4500 | 0,62 | 0,003 | 2 |
3. Предлагаемый способ | 45% | 180 | 5500 | 0,38 | 0,004 | 2 |
4. Предлагаемый способ | 60% | 200 | 6550 | 0,25 | 0,006 | 3 |
5. Предлагаемый способ | 75% | 205 | 6700 | 0,22 | 0,011 | 4 |
6. Предлагаемый способ | 85% | 195 | 6700 | 0,19 | 0,18 | 6 |
Claims (1)
- Способ высокотемпературного азотирования деталей из коррозионно-стойких хромоникелевых сталей, включающий нагрев деталей до температуры 1100-1200°С, выдержку в насыщающем газе в течение 2-8 ч и охлаждение до комнатной температуры вместе с печью в атмосфере насыщающего газа, отличающийся тем, что в качестве насыщающего газа используют смесь аммиака с аргоном, в которой содержание аммиака задают в интервале 45-75%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004131155/02A RU2287608C2 (ru) | 2004-10-27 | 2004-10-27 | Способ высокотемпературного азотирования деталей из коррозионно-стойких хромоникелевых сталей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004131155/02A RU2287608C2 (ru) | 2004-10-27 | 2004-10-27 | Способ высокотемпературного азотирования деталей из коррозионно-стойких хромоникелевых сталей |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004131155A RU2004131155A (ru) | 2006-04-27 |
RU2287608C2 true RU2287608C2 (ru) | 2006-11-20 |
Family
ID=36655255
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004131155/02A RU2287608C2 (ru) | 2004-10-27 | 2004-10-27 | Способ высокотемпературного азотирования деталей из коррозионно-стойких хромоникелевых сталей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2287608C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2693969C1 (ru) * | 2018-10-16 | 2019-07-08 | Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" | Способ азотирования изделий из сварочных сталей |
RU2824791C1 (ru) * | 2023-08-04 | 2024-08-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" | Способ высокотемпературного азотирования деталей из нержавеющих аустенитных сталей |
-
2004
- 2004-10-27 RU RU2004131155/02A patent/RU2287608C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЛАХТИН Ю.М. Влияние высокотемпературного азотирования на механические свойства жаропрочных сталей. Защитные покрытия на металлах, 1971, №5, с.83-88. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2693969C1 (ru) * | 2018-10-16 | 2019-07-08 | Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" | Способ азотирования изделий из сварочных сталей |
RU2824791C1 (ru) * | 2023-08-04 | 2024-08-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" | Способ высокотемпературного азотирования деталей из нержавеющих аустенитных сталей |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004131155A (ru) | 2006-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2361929C1 (ru) | Полоса из аустенитной нержавеющей стали, имеющая блестящую поверхность и отличные механические характеристики | |
JP7335680B2 (ja) | スチール、該スチールで製造された製品、及びその製造方法 | |
JP4659142B2 (ja) | 浸炭焼入れ性の優れた炭素鋼板およびその製造方法 | |
WO2017150738A1 (ja) | ステンレス鋼部材およびその製造方法、ならびに、ステンレス鋼部品およびその製造方法 | |
Frandsen et al. | Simultaneous surface engineering and bulk hardening of precipitation hardening stainless steel | |
CN1136328C (zh) | 具有改良切削性的抗点蚀双相不锈钢合金 | |
JP5533712B2 (ja) | 表面硬化用熱間加工鋼材 | |
JP5644483B2 (ja) | 表面硬化用熱間加工鋼材 | |
CN100342040C (zh) | 高速钢锯条低温淬火热处理工艺 | |
RU2287608C2 (ru) | Способ высокотемпературного азотирования деталей из коррозионно-стойких хромоникелевых сталей | |
CN110592331B (zh) | 一种铸造钢铁耐磨件的热处理生产方法 | |
JP3608546B2 (ja) | 鋳造用金型およびその製造方法 | |
US20130085575A1 (en) | Cast base for biomedical use formed of cobalt-chromium based alloy and having excellent diffusion hardening treatability, sliding alloy member for biomedical use and artificial joint | |
JP6225510B2 (ja) | 減圧浸炭浸窒処理方法 | |
JP2010058164A (ja) | ダイカスト金型の製造方法 | |
US20100139812A1 (en) | Case hardening titanium and its alloys | |
JP2015010258A (ja) | 高Si浸炭用鋼の浸炭方法 | |
JP2003286561A (ja) | 鋼板および鋼材の窒化方法 | |
WO2018173588A1 (ja) | 鋼材の減圧浸炭浸窒処理方法 | |
JPH10176249A (ja) | フェライト系ステンレス鋼鋼材およびその製造方法 | |
KR101758467B1 (ko) | 금형 및 그 제조방법 | |
JP7178832B2 (ja) | 表面硬化材料の製造方法 | |
WO2022224849A1 (ja) | 浸炭窒化処理用鋼材および浸炭窒化鋼材 | |
JP6493470B2 (ja) | 減圧浸炭浸窒処理方法 | |
RU2382112C1 (ru) | Ножевая сталь |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151028 |