RU2704044C1 - Способ цементации деталей из конструкционных и инструментальных сталей в цементуемой пасте - Google Patents
Способ цементации деталей из конструкционных и инструментальных сталей в цементуемой пасте Download PDFInfo
- Publication number
- RU2704044C1 RU2704044C1 RU2019102905A RU2019102905A RU2704044C1 RU 2704044 C1 RU2704044 C1 RU 2704044C1 RU 2019102905 A RU2019102905 A RU 2019102905A RU 2019102905 A RU2019102905 A RU 2019102905A RU 2704044 C1 RU2704044 C1 RU 2704044C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- parts
- paste
- bentonite
- marshalite
- hours
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/60—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using solids, e.g. powders, pastes
- C23C8/62—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using solids, e.g. powders, pastes only one element being applied
- C23C8/64—Carburising
- C23C8/66—Carburising of ferrous surfaces
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке конструкционных и инструментальных сталей и может быть использовано для поверхностного упрочнения деталей машин и технологической оснастки в машиностроительной, металлургической, химической, инструментальной и других отраслях промышленности. Способ цементации деталей из конструкционных и инструментальных сталей в цементуемой пасте характеризуется тем, что на поверхность детали наносят пасту, которая содержит в качестве порошкообразных сухих компонентов углекислый барий ВаСО3, бентонит, маршалит и сажу ДГ-100 при следующем соотношении компонентов, мас.%: углекислый барий ВаСО3 20-30, бентонит 5-10, маршалит 10-20, сажа ДГ-100 - остальное, а в качестве пастообразователя – декстриновый клей, содержащий следующие компоненты, мас.%: жёлтый декстрин 60-65, вода 30, глицерин 5-10 и бура 5-10. Затем указанную деталь нагревают при температуре 920-980°С в течение 5-6 часов и подвергают закалке и низкому отпуску при температуре 150-200°С в течение 2 часов. Обеспечивается повышение скорости цементации, возможность обработки деталей любых размеров и форм, локальное цементирование рабочих поверхностей деталей, повышение равномерности нагрева деталей, а также повышение экологической безопасности процесса цементации.
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке конструкционных и инструментальных сталей и может быть использовано для поверхностного упрочнения деталей машин и технологической оснастки (штампов, прессформ, фильер и т.д.) в машиностроительной, металлургической, химической, инструментальной и других отраслях промышленности.
Известен состав для цементации деталей (патент SU 1548263 A1), включающий приготовление пасты путем смешивания графита, углекислого бария, эмали ЭВТ при следующем соотношении компонентов, масс.%: графита–40-70%; углекислого бария–5-10%; остальное-эмаль ЭВТ, нанесение пасты, сушка при Т=100-200°C в течение 0,5-1,0 часа и последующую цементацию проводят при температуре 900°C в течение 4-6 часов, затем образцы подвергают закалке с температуры цементации. Это техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Недостатки состоят в том, что возникает необходимость повышения связывающей способности обмазки, использования дополнительной среды (газовой или твердой), вытесняющей воздух из рабочего пространства печи, что усложняет технологию цементации и повышает ее трудоемкость.
Технической задачей изобретения является повышение скорости цементации, обеспечение возможности обработки деталей любых размеров и форм, обеспечение возможности локального цементирования рабочих поверхностей деталей, повышения равномерности нагрева деталей, а также повышение экологической безопасности процесса цементации.
Технический результат достигается тем, что на поверхность детали наносят пасту, которая содержит углекислый барий ВаСО3, бентонит, маршалит, аморфный углерод (сажа ДГ-100) при следующем соотношении компонентов, масс. %: углекислый барий ВаСО3–20…30; бентонит–5…10; маршалит–10…20; газовая сажа ДГ-100-остальное, а в качестве пастообразователя используют декстриновый клей, приготовленный из следующих компонентов (%): жёлтый декстрин – 60…65; вода – 30; глицерин (пластификатор) – 5…10, бура– 5…10, затем нагревают при температуре 920…980°С в течение 4-6 часов, затем подвергают закалке и низкому отпуску при температуре 150-200º С в течение 2 часов.
Цементация стали с использованием такого покрытия обеспечивает высокую скорость и равномерность насыщения поверхностных слоев углеродом. Отсутствие ядовитых компонентов и невысокая испаряемость не приводит к недопустимому загрязнению атмосферного воздуха и не требует устройства специальной вентиляции.
Способ цементации с использованием предлагаемой пасты осуществляется следующим образом: готовят пасту, для чего тщательно смешивают порошкообразные сухие компоненты и полученную смесь разводят декстриновым клеем до образования густой пасты. Приготовленную пасту необходимо использовать в течение часа.
Приготовленную пасту наносят на деталь очищенную от загрязнений. Поэтому можно наносить либо погружением детали в сосуд с пастой (детали небольших размеров), либо кистью на упрочняемые поверхности крупногабаритных деталей. Слой пасты на поверхностях деталей должен составлять 1,5…2 мм.
Детали с нанесённой на их поверхности пастой высушивают при температуре 80оС в течение 15…30 мин. Детали с нанесённой на них пастой могут храниться неограниченное время до загрузки в печь, при этом они не вызывают загрязнения оборудования и персонала. Сухое покрытие устойчиво к ударам.
Для цементации детали с сухим покрытием загружают в печь с герметичной ретортой (типа Ц, США и др.) при температуре 920…980°С и выдерживают в течение 4-6 часов, затем подвергают закалке и низкому отпуску при температуре 150-200º С в течение 2 часов.
Цементация деталей с использованием предлагаемой обмазки можно использовать в печах непрерывного действия в эндотермической или азотирующей атмосферах (в условиях массового производства) или в цементационных ящиках (в условиях единичного, в частности ремонтного производства). В последнем случае изделия можно упаковывать вплотную друг к другу, что экономит пространство в ящике и ручной труд.
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. 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 цементирующем 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. В результате эксперимента установлено, что наилучшее удержание пасты в процессе нитроцементации наблюдается при соотношении бентонита и маршалита в связующей части покрытия 1:2.
Активность цементирующего покрытия зависит от соотношения в нем активной части, т.е. углесодержащих компонентов: углекислого бария ВаСО3, газовой сажи ДГ-100 (в соотношении от 70:30 % до 60:40 %), 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. Цементация стали с использованием такого покрытия обеспечивает высокую скорость и равномерность насыщения поверхностных слоев углеродом.
Содержание в пасте газовой сажи ДГ–100 в заданном количестве, является оптимальным, так как распад сажи позволяет насыщающие элементы активно поглощаются сталью, что обеспечивает высокую скорость насыщения при минимальном расходе компонента, а в поверхностном слое образуется корка с зёрнами цементита, что повышает износостойкость образцов.
Декстриновый клей, входящий в состав пастообразного карбюризатора, в процессе нагрева изделия частично испаряется (глицерин), частично выгорает, образуя микроканалы в смеси, в результате чего покрытие превращается в «губчатую» массу, в которой относительно легко могут циркулировать газы, участвующие в процессе науглероживания. Использование декстринового клея для приготовления пастообразователя делает способ нитроцементации экологически безопасным.
Эффективность заявляемого способа цементации иллюстрируется примером.
Втулки диаметром 50 мм и толщиной 10 мм из стали 5Х2МНФ предварительно обезжиренные уайт-спиритом покрывались слоем пасты, содержащей углекислый барий ВаСО3–20…30; бентонит–5…10; маршалит–10…20; газовая сажа ДГ-100-остальное, разведенную декстриновым клеям. Толщина слоя пасты 1,5 – 2,0 мм.
Образцы высушивались при температуре 80оС в течение 0,5 часа до образования твердого покрытия , затем детали упаковывали в герметизированный контейнер (как при твёрдой цементации) с нейтральным наполнителем, состоящим из 40% сажи, 50% кварцевого песка, 10% порошка мела для вытеснения воздуха. Контейнер с образцами загружали в печь Ц-105, разогретую до температуры 920°С и выдерживали в течение 6 часов. После цементации детали подвергали закалке и низкому отпуску при температуре 150-200º С в течение 2 часов.
Следует отметить, что образцы (детали) с сухой цементующей обмазкой можно упаковывать вплотную друг к другу, что способствует небольшому расходу наполнителя и быстрому прогреву контейнера, т.е. удешевляет процесс упрочняющей обработки.
Высокая износостойкость цементованных диффузионных слоёв на инструментальных сталях обусловлена наличием в этих слоях большого количества карбидов цементитного типа. Значительное повышение износостойкости наблюдается при содержании цементита в структуре более 50%.
Данный способ цементации деталей для повышения их износостойкости не представляет технологических трудностей и не требует использования дорогих или дефицитных материалов. Поэтому цементация деталей с использованием высокоактивной пасты может быть легко внедрена на любом машиностроительном предприятии, как в мелкосерийном и крупносерийном, так и ремонтном.. При этом предлагаемый способ отличается высокой производительностью, технологической широтой, экономичностью и экологической безопасностью.
Claims (1)
- Способ цементации деталей из конструкционных и инструментальных сталей в цементуемой пасте, характеризующийся тем, что на поверхность детали наносят пасту, которая содержит в качестве порошкообразных сухих компонентов углекислый барий ВаСО3, бентонит, маршалит и сажу ДГ-100 при следующем соотношении компонентов, мас.%: углекислый барий ВаСО3 20-30, бентонит 5-10, маршалит 10-20, сажа ДГ-100 - остальное, а в качестве пастообразователя – декстриновый клей, содержащий следующие компоненты, мас.%: жёлтый декстрин 60-65, вода 30, глицерин 5-10 и бура 5-10, затем указанную деталь нагревают при температуре 920-980°С в течение 5-6 часов и подвергают закалке и низкому отпуску при температуре 150-200°С в течение 2 часов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019102905A RU2704044C1 (ru) | 2019-02-02 | 2019-02-02 | Способ цементации деталей из конструкционных и инструментальных сталей в цементуемой пасте |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019102905A RU2704044C1 (ru) | 2019-02-02 | 2019-02-02 | Способ цементации деталей из конструкционных и инструментальных сталей в цементуемой пасте |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2704044C1 true RU2704044C1 (ru) | 2019-10-23 |
Family
ID=68318522
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019102905A RU2704044C1 (ru) | 2019-02-02 | 2019-02-02 | Способ цементации деталей из конструкционных и инструментальных сталей в цементуемой пасте |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2704044C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2728333C1 (ru) * | 2020-02-11 | 2020-07-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Курский государственный университет" | Способ цементации деталей из конструкционных и инструментальных сталей |
RU2757021C1 (ru) * | 2021-03-06 | 2021-10-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Курский государственный университет" | Способ упрочнения деталей из инструментальных и конструкционных сталей в цементуемой среде |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1548263A1 (ru) * | 1988-01-28 | 1990-03-07 | Предприятие П/Я Р-6115 | Состав обмазки дл цементации |
SU1640202A1 (ru) * | 1988-12-13 | 1991-04-07 | Куйбышевский авиационный институт им.акад.С.П.Королева | Способ цементации стальных изделий |
RU2025540C1 (ru) * | 1992-08-21 | 1994-12-30 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Керамик-ФДС" | Состав обмазки для цементации и нитрооксидирования деталей из легированных сталей и титановых сплавов |
US5795406A (en) * | 1995-12-28 | 1998-08-18 | Dowa Mining Co., Ltd. | Cementation method of metals |
-
2019
- 2019-02-02 RU RU2019102905A patent/RU2704044C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1548263A1 (ru) * | 1988-01-28 | 1990-03-07 | Предприятие П/Я Р-6115 | Состав обмазки дл цементации |
SU1640202A1 (ru) * | 1988-12-13 | 1991-04-07 | Куйбышевский авиационный институт им.акад.С.П.Королева | Способ цементации стальных изделий |
RU2025540C1 (ru) * | 1992-08-21 | 1994-12-30 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Керамик-ФДС" | Состав обмазки для цементации и нитрооксидирования деталей из легированных сталей и титановых сплавов |
US5795406A (en) * | 1995-12-28 | 1998-08-18 | Dowa Mining Co., Ltd. | Cementation method of metals |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2728333C1 (ru) * | 2020-02-11 | 2020-07-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Курский государственный университет" | Способ цементации деталей из конструкционных и инструментальных сталей |
RU2757021C1 (ru) * | 2021-03-06 | 2021-10-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Курский государственный университет" | Способ упрочнения деталей из инструментальных и конструкционных сталей в цементуемой среде |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2704044C1 (ru) | Способ цементации деталей из конструкционных и инструментальных сталей в цементуемой пасте | |
DE3431044A1 (de) | Verfahren zum borieren von metall und metall-legierungen mittels fester boriermittel | |
CN100363528C (zh) | 化学热处理固体稀土催渗剂 | |
JPS63310974A (ja) | ボイラー部品のクロマイジングの為の改善方法 | |
RU2728333C1 (ru) | Способ цементации деталей из конструкционных и инструментальных сталей | |
CN105154818B (zh) | 一种消除硬质合金渗碳缺陷的方法及其所用涂料 | |
US5110854A (en) | Water-based shielding compositions for locally protecting metal surfaces during heat treatment thereof | |
RU2757021C1 (ru) | Способ упрочнения деталей из инструментальных и конструкционных сталей в цементуемой среде | |
US4790888A (en) | Stop-off composition | |
CN107267912A (zh) | 渗铝防护涂料及其制备方法和应用 | |
RU2748572C1 (ru) | Способ упрочнения деталей из инструментальных и конструкционных сталей в борированной среде | |
CN103243322B (zh) | 一种复合涂层的空气炉内烧结制备工艺 | |
US4746376A (en) | Method of preventing diffusion of N2, O2 or C in selected metal surfaces | |
JP2000226647A (ja) | ペ―スト状ホウ素化剤とその使用、および鉄材料から成る加工物上への孔の少ないFe2B含有ホウ素化物層の製造方法 | |
ES447330A1 (es) | Un metodo de aplicar una composicion de marcado a un articu-lo metalico caliente. | |
RU2574943C1 (ru) | Способ нитроцементации деталей из штамповых сталей | |
JP3722088B2 (ja) | アルミニウムの表面硬化方法 | |
US2681869A (en) | Surface-modifying metal articles by action of an impregnating or alloying metal and composition therefor | |
RU2459011C1 (ru) | Обмазка для бороалитирования стальных изделий | |
RU2600612C1 (ru) | Способ нитроцементации деталей из конструкционных и инструментальных сталей | |
SU952999A1 (ru) | Св зующее обмазки дл химико-термической обработки изделий | |
US5270374A (en) | Water-based shielding compositions for locally protecting metal surfaces during heat treatment thereof | |
JPH03505756A (ja) | 製作品表面に耐火性無機コーティングを析出する方法 | |
WO2020091695A1 (en) | A solid boriding agent | |
RU2025540C1 (ru) | Состав обмазки для цементации и нитрооксидирования деталей из легированных сталей и титановых сплавов |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210203 |