RU2324001C1 - Способ термической и химико-термической обработки стальных изделий в вакууме - Google Patents
Способ термической и химико-термической обработки стальных изделий в вакууме Download PDFInfo
- Publication number
- RU2324001C1 RU2324001C1 RU2006124368/02A RU2006124368A RU2324001C1 RU 2324001 C1 RU2324001 C1 RU 2324001C1 RU 2006124368/02 A RU2006124368/02 A RU 2006124368/02A RU 2006124368 A RU2006124368 A RU 2006124368A RU 2324001 C1 RU2324001 C1 RU 2324001C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thearmal
- nitriding
- temperature
- plasma
- heating
- Prior art date
Links
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области термической и химико-термической обработки и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности для поверхностного упрочнения деталей машин режущего инструмента из конструкционных сложнолегированных и инструментальных сталей, работающих при высоких контактных напряжениях и в условиях повышенного износа. Проводят азотирование и светлую закалку путем вакуумного нагрева в плазме повышенной плотности, формируемой между изделием и экраном за счет создания эффекта полого катода. Плазму повышенной плотности формируют из смеси при следующем соотношении компонентов, мас.%: азот 50-80, аргон 10-25, ацетилен 10-25. Азотирование проводят при 700-850°С. Светлую закалку осуществляют путем нагрева от температуры азотирования до 900-1100°С, выдержки 15-30 мин и резкого охлаждения в потоке гелия со скоростью, превышающей критическую скорость закалки стали. Затем осуществляют низкий отпуск при 250-350°С. Повышают контактную долговечность и износостойкость упрочненного слоя за счет регулировки структуры, твердости, износостойкости, шероховатости и закалочных дефектов. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области термической и химико-термической обработки и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности для поверхностного упрочнения деталей машин и режущего инструмента из конструкционных сложнолегированных и инструментальных сталей, работающих при высоких контактных напряжениях и в условиях повышенного износа.
Известен способ (RU 2058421 С1, МПК С23С 8/36. 20.04.96) азотирования деталей из конструкционных легированных сталей, включающий высокотемпературное ионное азотирование, закалку с температуры полного растворения нитридных фаз, отпуск, чистовую механическую обработку и низкотемпературное ионное азотирование на глубину не менее глубины деазотированного слоя.
Недостатком аналога является сложность оборудования и технологии, а также необходимость проектирования специального оборудования.
Известен способ (RU 2127330 С1, МПК С23С 8/26. 10.03.99) термической обработки для образования высокопрочного аустенитного поверхностного слоя в нержавеющих сталях, включающий азотирование в содержащей азот газовой атмосфере при 1000-1200°С и последующее охлаждение со скоростью, позволяющей избежать выделения нитрида.
Недостатком аналога является сложность оборудования и технологии, а также необходимость проектирования специального оборудования.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому является способ (RU 2276201 С1, МПК С23С 8/36, С21D 9/30. 09.11.2004) обработки стальных изделий, включающий азотирование в тлеющем разряде, для осуществления которого проводят вакуумный нагрев изделий в плазме азота повышенной плотности, формируемой между деталью и экраном за счет создания эффекта полого катода.
Недостатками прототипа являются:
- большая вероятность обезуглероживания поверхности, которая может привести к резкому увеличению хрупкости азотированного слоя и его шелушению из-за отсутствия углеродсодержащих газов в насыщающей среде;
- низкая скорость охлаждения потоком аргона вследствие низкой теплоемкости данного газа, которая может привести к неполной закалке или образованию феррито-цементитной смеси;
- отсутствие отпуска - как обязательной операции для стальных изделий, закаленных на мартенсит, для полного снятия напряжений.
Также необходимо отметить, что непосредственно после закалки в зоне высокого содержания азота (1,5-2,0%) сохраняется не претерпевшая мартенситного превращения γ-фаза, что приводит к уменьшению твердости этой зоны. Для получения полностью мартенситной структуры (отпущенного мартенсита) необходим отпуск при температуре 250÷300°С.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение производительности процесса азотирования и светлой закалки, повышение контактной долговечности и износостойкости упрочненного слоя, а также расширение функциональных возможностей данного метода за счет высокотемпературного азотирования, поверхностной закалки и последующего отпуска за один технологический цикл.
Задача решается за счет использования способа обработки стальных изделий, включающего азотирование и светлую закалку путем вакуумного нагрева в плазме повышенной плотности, формируемой между изделием и экраном за счет создания эффекта полого катода, и в отличие от прототипа плазму повышенной плотности формируют из смеси, содержащей азот, аргон и ацетилен при следующем соотношении компонентов, мас.%:
азот - 50...80,
аргон - 10...25,
ацетилен - 10...25,
при этом азотирование проводят при температурах 700÷850°С, а светлую закалку осуществляют путем нагрева от температуры азотирования до 900÷1100°С, выдержки 15-30 мин и резкого охлаждения в потоке гелия со скоростью, превышающей критическую скорость закалки стали, после чего осуществляют низкий отпуск при 250÷350°С.
Эффект полого катода проявляется в значительном повышении плотности тока, увеличении степени ионизации плазмы при одновременном снижении напряжения горения разряда.
Существо изобретения поясняется чертежом, где изображена схема реализации способа высокотемпературного азотирования изделий в тлеющем разряде с эффектом полого катода. Схема содержит источник питания 1, анод 2, катод-деталь 3, экран в виде сетки 4, установленный на определенном расстоянии от катод-детали 3, устройство подачи газа для охлаждения 5.
Пример конкретной реализации способа.
Способ осуществляется следующим образом: в вакуумной камере устанавливают обрабатываемую деталь, например обойму подшипника из легированной конструкционной стали ШХ15, и экран. Затем в камере создают рабочее давление, равное 100 Па, необходимое для зажигания тлеющего разряда. В камеру подают смесь газов (N2 50%-80%, Ar 10%-25%, С2Н2 10%-25%). С помощью эффекта полого катода происходит нагрев детали до температуры 700÷720°С - предпревращения феррито-цементитной смеси в аустенит, при этом происходит высокотемпературное азотирование в течение 1-3 часов, затем осуществляют нагрев под светлую закалку от температуры азотирования до 900÷1100°С, выдержку 15÷30 мин и резкое охлаждение в потоке гелия со скоростью Vохл.=300 град/с, обеспечивающую получение структуры мартенсита в пределах заданного сечения изделия. Непосредственно после закалки осуществляют отпуск при температуре 250÷300°С.
Все процессы проходят за один технологический цикл, в одной камере и в одной атмосфере. Использование данного способа позволит максимально снизить вспомогательное время, затрачиваемое на подготовительные операции, которые связаны с использованием разного оборудования и оснастки.
Азотирование, совмещенное с закалкой и отпуском, обеспечит получение высокой твердости, предела выносливости, сопротивления контактной усталости, износостойкости и сопротивления коррозии. Данный способ обработки позволит значительно повысить долговечность деталей и режущего инструмента.
Использование эффекта полого катода позволит обеспечить равномерность нагрева поверхности детали до необходимой температуры, увеличить термический кпд нагрева, уменьшить энергозатраты.
Необходимо отметить следующие преимущества заявленного способа: высокая технологичность процесса, возможность проведения термической обработки в отсутствие дорогостоящих защитных или закалочных средах (различные масла, растворы солей), экологическая чистота процесса за счет отсутствия вредных производственных выбросов в атмосферу, возможность регулирования параметров обработки в широком интервале режимов от нагрева до активного плавления, а за счет этого - структуры, твердости, износостойкости, шероховатости, отсутствие закалочных дефектов, а также простота схемы обработки, не требующая проектирования специальных приспособлений, и сравнительно невысокая стоимость оборудования.
Claims (1)
- Способ обработки стальных изделий, включающий азотирование и светлую закалку путем вакуумного нагрева в плазме повышенной плотности, формируемой между изделием и экраном за счет создания эффекта полого катода, отличающийся тем, что плазму повышенной плотности формируют из смеси, содержащей азот, аргон и ацетилен при следующем соотношении компонентов, мас.%:
азот 50-80 аргон 10-25 ацетилен 10-25 при этом азотирование проводят при температурах 700-850°С, а светлую закалку осуществляют путем нагрева от температуры азотирования до 900-1100°С, выдержки 15-30 мин и резкого охлаждения в потоке гелия со скоростью, превышающей критическую скорость закалки стали, после чего осуществляют низкий отпуск при 250-350°С.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006124368/02A RU2324001C1 (ru) | 2006-07-06 | 2006-07-06 | Способ термической и химико-термической обработки стальных изделий в вакууме |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006124368/02A RU2324001C1 (ru) | 2006-07-06 | 2006-07-06 | Способ термической и химико-термической обработки стальных изделий в вакууме |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006124368A RU2006124368A (ru) | 2008-01-20 |
| RU2324001C1 true RU2324001C1 (ru) | 2008-05-10 |
Family
ID=39108225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006124368/02A RU2324001C1 (ru) | 2006-07-06 | 2006-07-06 | Способ термической и химико-термической обработки стальных изделий в вакууме |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2324001C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2562185C1 (ru) * | 2014-05-21 | 2015-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ модификации поверхности изделий из титановых сплавов в вакууме |
| RU187937U1 (ru) * | 2017-10-30 | 2019-03-25 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" | Устройство для ионно-плазменного упрочнения изделий из конструкционных и специальных сталей и сплавов |
-
2006
- 2006-07-06 RU RU2006124368/02A patent/RU2324001C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2562185C1 (ru) * | 2014-05-21 | 2015-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ модификации поверхности изделий из титановых сплавов в вакууме |
| RU187937U1 (ru) * | 2017-10-30 | 2019-03-25 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" | Устройство для ионно-плазменного упрочнения изделий из конструкционных и специальных сталей и сплавов |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006124368A (ru) | 2008-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100590208C (zh) | 42CrMoE热处理工艺 | |
| Edenhofer et al. | Carburizing of steels | |
| JP2007046088A (ja) | 浸窒焼入品及びその製造方法 | |
| RU2418096C2 (ru) | Способ создания макронеоднородной структуры материала при азотировании | |
| CN111139345A (zh) | 一种钢的热处理方法 | |
| CN101851736A (zh) | 一种环保型富氮层快速渗氮方法 | |
| RU2324001C1 (ru) | Способ термической и химико-термической обработки стальных изделий в вакууме | |
| CN101775571A (zh) | 具有高硬度高耐磨性的大型柴油机凸轮工件的生产工艺 | |
| CN110564922A (zh) | 一种改进的牙轮用钢淬火工艺 | |
| RU2291227C1 (ru) | Способ упрочнения поверхностного слоя деталей из конструкционных сталей | |
| RU2276201C1 (ru) | Способ азотирования изделий в тлеющем разряде с эффектом полого катода | |
| RU2562185C1 (ru) | Способ модификации поверхности изделий из титановых сплавов в вакууме | |
| CN110592331B (zh) | 一种铸造钢铁耐磨件的热处理生产方法 | |
| RU2409700C1 (ru) | Способ азотирования в плазме тлеющего разряда | |
| CN109338280B (zh) | 一种三代渗碳钢渗碳后氮化方法 | |
| RU2409699C1 (ru) | Способ создания неоднородной структуры материала при азотировании в тлеющем разряде | |
| Jacobs et al. | Plasma Carburiiing: Theory; Industrial Benefits and Practices | |
| KR101738503B1 (ko) | 냉간가공 제품 변형 저감 열처리 방법 | |
| JP5798463B2 (ja) | 浸炭処理方法及び浸炭処理装置 | |
| CN1110332A (zh) | 渗金属后续热处理工艺 | |
| JP2015232164A (ja) | 転がり軸受の製造方法及び熱処理装置 | |
| CN109182696B (zh) | 一种三代渗碳钢材料氮化表面改性方法 | |
| RU2562187C1 (ru) | Способ модификации поверхности изделий из титановых сплавов в тлеющем разряде | |
| RU2558320C1 (ru) | Способ упрочнения поверхности титановых сплавов в вакууме | |
| CN112708734A (zh) | 一种具有提高耐磨性的热处理工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080707 |