RU2574943C1 - Способ нитроцементации деталей из штамповых сталей - Google Patents

Способ нитроцементации деталей из штамповых сталей Download PDF

Info

Publication number
RU2574943C1
RU2574943C1 RU2014137094/02A RU2014137094A RU2574943C1 RU 2574943 C1 RU2574943 C1 RU 2574943C1 RU 2014137094/02 A RU2014137094/02 A RU 2014137094/02A RU 2014137094 A RU2014137094 A RU 2014137094A RU 2574943 C1 RU2574943 C1 RU 2574943C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
paste
heating
bentonite
parts
Prior art date
Application number
RU2014137094/02A
Other languages
English (en)
Inventor
Николай Анатольевич Костин
Валерий Иванович Колмыков
Николай Николаевич Костин
Денис Валерьевич Колмыков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный университет"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2574943C1 publication Critical patent/RU2574943C1/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к химико-термической обработке конструкционных и инструментальных сталей и может быть использовано для поверхностного упрочнения деталей машин и инструмента в машиностроительной, металлургической, химической, инструментальной и других отраслях промышленности. Способ нитроцементации деталей из штамповых сталей включает приготовление пасты путем смешивания железосинеродистого калия K4Fe(CN)6 и газовой сажи ДГ-100, нанесение пасты на изделие, нагрев с выдержкой, охлаждение в масле и низкий отпуск. При приготовлении пасты в нее дополнительно вводят бентонит и маршалит при следующем соотношении компонентов, мас.%: железосинеродистый калий K4Fe(CN)6 - 24-34, бентонит - 12, маршалит - 24, газовая сажа ДГ-100 - остальное, а в качестве пастообразователя используют поливинилацетатную эмульсию, приготовленную из клея ПВА (ГОСТ 18992-80) - 50%, метанола или этанола - 10% и воды - 40%. Нагрев проводят в нейтральной соляной ванне при следующем соотношении компонентов, мас.%: NaCl-50, Na2CO3-40, NaOH-10, при температуре 600-750°C с выдержкой при этой температуре в течение 0,5-3 часов. Затем образцы охлаждают в масле и проводят низкотемпературный отпуск при температуре 150-200°C. Обеспечивается повышение скорости нитроцементации и снижение трудоемкости процесса, расширение температурного интервала, повышение равномерности нагрева деталей и повышение экологической безопасности. 1 пр.

Description

Изобретение относится к способам химико-термической обработки конструкционных и инструментальных сталей и может быть использовано для поверхностного упрочнения деталей машин и инструмента в машиностроительной, металлургической, химической, инструментальной и других отраслях промышленности.
Известны способы упрочнения штамповых сталей методом цианирования. Цианирование проводят в расплавленных солях - жидкое цианирование, в газовых средах - газовое цианирование или нитроцементация и в твердых смесях. Твердое цианирование проводят в смеси, состоящей из 60-70% древесного угля и 30-40% желтой кровяной соли, интенсивная диссоциация которой протекает в твердом состоянии при 540-560°C (Штамповые стали / Позняк Л.А., Скрынеченко Ю.М., Тишаев С.И. - М: Металлургия, 1980, С. 212-213). Недостатки указанного способа состоят в том, что диффузионные слои обладают высокой микротвердостыо и хрупкостью. При циклических ударных нагрузках они преждевременно выкрашиваются, что приводит к выходу из строя дорогостоящих штампов.
Известен способ нитроцементации деталей из штамповых сталей (патент №2501884, МПК С23С 8/76), включающий приготовление пасты путем смешивания железосинеродистого калия K4Fe(CN)6 и газовой сажи ДГ-100 при следующем соотношении компонентов, масс.%: железосинеродистый калий K4Fe(CN)6 - 20-30%; нитроцеллюлозный лак НЦ222 - 15-20%; остальное - газовая сажа ДГ-100, нанесение пасты и последующую нитроцементацию проводят при температуре 680°C в течение 3 часов, затем образцы охлаждают в масле и подвергают низкому отпуску при температуре 200°C в течение 2 часов. Этот способ взят нами в качестве прототипа.
Недостатки указанного способа состоят в том, что возникает необходимость использования дополнительной азотоуглеродистой среды (газовой или твердой), вытесняющей воздух из рабочего пространства печи, что усложняет технологию нитроцементации и повышает ее трудоемкость.
Технической задачей изобретения является повышение скорости нитроцементации и снижение трудоемкости процесса, расширение температурного интервала, повышения равномерности нагрева деталей, повышение экологической безопасности.
Технический результат достигается тем, что в известном способе нитроцементации деталей из штамповых сталей, включающем приготовление пасты путем смешивания железосинеродистого калия K4Fe(CN)6, газовой сажи ДГ-100, нанесение пасты на изделие, нагрев с выдержкой, охлаждение в масле и низкий отпуск, согласно изобретению, при приготовлении пасты в нее дополнительно вводят бентонит и маршалит при следующем соотношении компонентов, масс.%: железосинеродистый калий K4Fe(CN)6 - 24…34, бентонит-12, маршалит-24, газовая сажа ДГ-100 - остальное, а в качестве пастообразователя используют поливинилацетатную эмульсию, приготовленную из клея ПВА (ГОСТ 18992-80) - 50%; метанола (этанола) - 10% и воды - 40%, нагрев проводят в нейтральной соляной ванне при следующем соотношении компонентов, масс.%: NaCl - 50, Na2CO3 - 40, NaOH - 10, при температуре 600…750°C с выдержкой при этой температуре в течение 0,5…3 часов, затем образцы охлаждают в масле и проводят низкотемпературный отпуск при температуре 150-200°C.
В качестве связующего вещества использовали бентонит, обладающий повышенной связывающей способностью и высокой сорбционной и каталитической активностью. Бентониты отличаются высокой водоудерживающей способностью - от 8 до 16 раз от массы сухого вещества. Бентониты не являются дефицитным материалом и выпускаются отечественной промышленностью в соответствии с ГОСТ 3226-77. Основной недостаток бентонитового покрытия - невысокая прочность при повышенных температурах. Для повышения прочности бентонитового покрытия в его состав был введен маршалит. Маршалит - пылевидный кварц, огнеупорность которого составляет 1650-1710°C, что вполне достаточно для использования в нитроцементирующем покрытии, температура которого не превышает 1000°C. При нагреве с бентонитом маршалит спекается в пористую массу, прочность которой составляет 0,4…0,7 МПа.
Маршалит - доступное и дешевое вещество, входящее в состав огнеупорных материалов. В качестве наполнителя маршалит также входит в состав пластмасс, клеев, красок и т.д. Выпускается маршалит по ГОСТ 9077-82 с содержанием кварца не менее 98%. В результате эксперимента установлено, что наилучшее удержание пасты в процессе нитроцементации наблюдается при соотношении бентонита и маршалита в связующей части покрытия 1:2.
Активность нитроцементирующего покрытия зависит от соотношения в нем активной части, т.е. азот- и углесодержащие компоненты (K4Fe(CN)6, газовая сажа ДГ-100, и нейтральной части - связки бентонит и маршалит. Результаты проведенного эксперимента показали, что оптимальной активностью обладает покрытие, которое состоит ~60% активной части и ~40% связующей части. Нитроцементация стали с использованием такого покрытия обеспечивает высокую скорость и равномерность насыщения поверхностных слоев азотом и углеродом.
Использование клея ПАВ, метанола и воды для приготовления пастообразователя вместо нитроцеллюлозного лака НЦ-222 делает способ нитроцементации экологически безопасным.
В соляных ваннах можно производить нагрев изделий в широком диапазоне температур от 170…1350°C. При использовании соляных ванн для нагрева сталей с азотисто-углеродными покрытиями необходимо, чтобы она обеспечивала нагрев в широком диапазоне температур.
Такая ванна должна содержать в своем составе углекислый натрий - Na2CO3, хлористый натрий - NaCl, едкий натр - NaOH. Эти компоненты в исходном состоянии доступны, дешевы, широко используются в народном хозяйстве и в быту и не относятся к высокотоксичным веществам, требующим соблюдения специальных мер безопасности.
При данном соотношении солей, масс.%: NaCl - 50, Na2CO3 - 40, NaOH - 10, композиция солей обеспечивает температуру перехода в жидкое состояние при 570°C, а начало кипения 800°C.
Важным преимуществом этих соляных ванн является оптимальное сочетание жидкотекучести и испаряемости расплава, а также отсутствие взаимодействия с нитроцементующим покрытием. Это покрытие сохраняется в названных ваннах (не разъедается и не осыпается) длительное время до 10 часов.
Отсутствие ядовитых компонентов и невысокая испаряемость не приводит к недопустимому загрязнению атмосферного воздуха и не требует устройства специальной вентиляции. Для этих ванн не требуется также и специальной утилизации солей, выносимых на поверхности деталей при обработке.
Содержание в азотоуглеродистой пасте железосинеродистого калия в количестве, составляющем 24-34 масс.%, является оптимальным, так как при температуре 560°C железосинеродистый калий начинает диссоциировать с выделением атомов азота и углерода. Атомы азота и углерода поглощаются поверхностью стали и диффундируют в ее глубину.
Содержание в пасте газовой сажи ДГ-100 в заданном количестве является оптимальным, так как распад сажи позволяет насыщающие элементы активно поглощаться сталью, что обеспечивает высокую скорость насыщения при минимальном расходе цианизатора.
Способ осуществляют следующим образом.
Сухие компоненты, масс.%: железосинеродистый калий K4Fe(CN)6 - 24…34, бентонит - 12, маршалит - 24, газовая сажа ДГ-100 - остальное, тщательно смешивают и разводят до пастообразного состояния водным раствором поливинилацетатной эмульсии, приготовленной из клея ПВА (ГОСТ 18992-80) - 50, метанола (этанол) - 10 и воды - 40. Расход поливинилацетатной эмульсии составляет 30…50% от массы порошкообразных компонентов. Приготовленную пасту наносят на нитроцементируемые поверхности детали слоем от 0,5…2,0 мм и сушат при Т=80°C в течение 0,5 ч до образования твердого покрытия. Подготовленную таким образом деталь загружают в нейтральную соляную ванну и проводят нитроцементацию в течение 0,5…3 часов, затем образцы охлаждают в масле и подвергают низкому отпуску при температуре 150-200°C.
Сущность способа иллюстрируется примером.
В качестве упрочняемых деталей использовали образцы (10×10×60 мм) из стали 30 ХГТ, предварительно очищенные уайт-спиртом. Пасту наносят на образцы слоем 0,5 - 2,0 мм и сушат при 80°C в течение 0,5 часа до образования твердого покрытия. Затем образцы загружают в нейтральную соляную ванну и нагревают в течение 0,5 - 3 часов, после чего их охлаждают в масле и подвергают низкому отпуску при температуре 150 - 200°C.
Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет повысить скорость нитроцементации и снизить трудоемкость процесса, расширить температурный интервал нитроцементации, повысить равномерность нагрева деталей, повысить экологическую безопасность.
Заявленный способ не требует значительных энергозатрат и дорогостоящего оборудования и может быть применен в любом производстве, как в мелкосерийном и крупносерийном, так и ремонтном. Кроме того, данный способ позволяет избежать экологических проблем, т.к. карбюризатор в твердом покрытии и ванна для нагрева не имеет токсичных компонентов.
Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет повысить скорость нитроцементации и снизить трудоемкость процесса, расширить температурный интервал нитроцементации, повысить равномерность нагрева деталей, повысить экологическую безопасность.
Заявленный способ не требует значительных энергозатрат и дорогостоящего оборудования и может быть применен в любом производстве, как в мелкосерийном и крупносерийном, так и ремонтном. Кроме того, данный способ позволяет избежать экологических проблем, т.к. карбюризатор в твердом покрытии и ванна для нагрева не имеет токсичных компонентов.

Claims (1)

  1. Способ нитроцементации деталей из штамповых сталей, включающий приготовление пасты путем смешивания железосинеродистого калия K4Fe(CN)6 и газовой сажи ДГ-100, нанесение пасты на изделие, нагрев с выдержкой, охлаждение в масле и низкий отпуск, отличающийся тем, что при приготовлении пасты в нее дополнительно вводят бентонит и маршалит при следующем соотношении компонентов, мас.%: железосинеродистый калий K4Fe(CN)6 - 24-34, бентонит - 12, маршалит - 24, газовая сажа ДГ-100 - остальное, а в качестве пастообразователя используют поливинилацетатную эмульсию, приготовленную из клея ПВА (ГОСТ 18992-80) - 50%; метанола или этанола - 10% и воды - 40%, нагрев проводят в нейтральной соляной ванне при следующем соотношении компонентов, мас.%: NaCl-50, Na2CO3-40, NaOH-10, при температуре 600…750°C с выдержкой при этой температуре в течение 0,5-3 часов, затем образцы охлаждают в масле и проводят низкотемпературный отпуск при температуре 150-200°C.
RU2014137094/02A 2014-09-12 Способ нитроцементации деталей из штамповых сталей RU2574943C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2574943C1 true RU2574943C1 (ru) 2016-02-10

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU122158A2 (ru) * 1943-08-09 1958-11-30 А.А. Говоров Способ химико-термической обработки инструмента из быстрорежущей стали
RO108876B1 (ro) * 1994-03-17 1994-09-30 Gheorghe Nica Compoziție sub formă de pastă, pentru sulfocarbonitrurarea pieselor turnate din aliaje feroase
RU2250930C2 (ru) * 2003-07-28 2005-04-27 Курская государственная сельскохозяйственная академия им. проф. И.И. Иванова Состав обмазки для твердого цианирования стальных изделий
RU2501884C2 (ru) * 2011-12-02 2013-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный университет" Способ нитроцементации деталей из штамповых сталей

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU122158A2 (ru) * 1943-08-09 1958-11-30 А.А. Говоров Способ химико-термической обработки инструмента из быстрорежущей стали
RO108876B1 (ro) * 1994-03-17 1994-09-30 Gheorghe Nica Compoziție sub formă de pastă, pentru sulfocarbonitrurarea pieselor turnate din aliaje feroase
RU2250930C2 (ru) * 2003-07-28 2005-04-27 Курская государственная сельскохозяйственная академия им. проф. И.И. Иванова Состав обмазки для твердого цианирования стальных изделий
RU2501884C2 (ru) * 2011-12-02 2013-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный университет" Способ нитроцементации деталей из штамповых сталей

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101560637B (zh) 一种化学热处理用有机稀土催渗剂
CN106757280B (zh) 一种低温在线电解磷化液
RU2704044C1 (ru) Способ цементации деталей из конструкционных и инструментальных сталей в цементуемой пасте
CN110452019A (zh) 一种石墨模具抗氧化浸渍液、制备方法及应用
RU2574943C1 (ru) Способ нитроцементации деталей из штамповых сталей
CN102560015B (zh) 一种采用激光淬火对模具型面进行处理的方法
RU2592339C1 (ru) Способ нитроцементации деталей из конструкционных и инструментальных сталей
RU2501884C2 (ru) Способ нитроцементации деталей из штамповых сталей
CN107163841A (zh) 一种用于机械的防锈漆
RU2586178C1 (ru) Способ нитроцементации деталей из конструкционных и инструментальных сталей
RU2728333C1 (ru) Способ цементации деталей из конструкционных и инструментальных сталей
KR20120079643A (ko) 방청기능 골판지 및 이의 제조방법.
CN108178614A (zh) 一种硼泥基烧结砖的制备方法
RU2757021C1 (ru) Способ упрочнения деталей из инструментальных и конструкционных сталей в цементуемой среде
RU2459011C1 (ru) Обмазка для бороалитирования стальных изделий
RU2748572C1 (ru) Способ упрочнения деталей из инструментальных и конструкционных сталей в борированной среде
RU2714267C1 (ru) Способ борирования стальных деталей под давлением и контейнер с плавким затвором для его осуществления
RU2600612C1 (ru) Способ нитроцементации деталей из конструкционных и инструментальных сталей
RU2764098C1 (ru) Состав ванны для сульфоцианирования изделий из конструкционных и инструментальных сталей
RU2714271C1 (ru) Состав ванны для азотирования деталей из конструкционных и инструментальных сталей
RU2533577C1 (ru) Состав ванны для цианирования металлов и сплавов в жидких средах
US1344658A (en) Compound
RU2250930C2 (ru) Состав обмазки для твердого цианирования стальных изделий
KR970706412A (ko) 제철공정의 슬러지 등을 이용한 내열성 고체결합물질의 제조방법
KR20130129043A (ko) 고농도 유기폐수와 알루미노실리케이트계 산업 부산물을 이용한 경화체 제조 방법