SU1097687A1 - Способ оксидировани стальных изделий - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ ОКСИДИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, преимущественно из метастабильных аустенитных сталей, включающий активацию поверхности путем нагрева, вьщержки и охлажйени  и последующее оксидирование путем вьщержки в среде перегретого пара при температуре, исключанмцей образование вюстита, отличающийс  тем, что, с целью интенсификации процесса, при активации поверхности перед нагревом производ т ее обработку холодом при температуре ниже Мн, а нагрев производ т до Ак(Ак+5)с« 2.Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с   тем, что оксидирование производ т в интервале температур Ан-Ак. 3.Способ по п, 1, о т л и ч а ющ и и с   тем, что при активации 1% (Л поверхности после нагрева до Ак-(Ак+ +5) С производ т повторную обработку холодом. 4.Способ по п. 3, отличающийс  тем, что при активации е поверхности после повторной обработки холодом производ т повторный нагрев до Ак-(Ак+5)С. О со sl СП X vj

Description

Изобретение относитс  к машиностроению , в частности к способам получени  неметаллических слоев, и может быть использовано дл  ускорени  процесса оксидировани .

В различных отрасл х )еменной техники примен ют аустенитные стали упрочненные дисперсионным твердением или наклепом. В результате проведени  упрочн ющих обработок возникают различные структурные и фазовые неоднородности (катодные и анодные участки), привод щие к развитию электрохимической коррозии. Указанные аустенитные стали, примен ющиес  в качестве электротехнических материалов, не обладают достаточными электроизол ционны свойствами . .

Дл  повышени  коррозионной стойкости и электроизол ционных свойств поверхности стальных изделий примен ют паротермическое окснЕдирование при температурах, исключающих образование вюстита tliiОднако этот способ оксидировани  стали, включающий нагрев изделий до .температур АЗО-УОО С и вьщержку при этих температурах ( С 30-100 мин) в среде перегретого вод ного пара, не позвол ет получать оксидные пленк обладающие достаточными электроизол ционными свойствами, вследствие их малой толщины, а при увеличении времени термообработки (при необходимости получить толстую прочную пленку ) сталь коробитс , при повышении температуры оксидировани  образует-С  FeO, снижающий электроизол ционные свойства и коррозионную стойкость покрыти .

Известен способ оксидировани , в котором дл  интенсификации процесса в качестве окисл ющего агента используют пары 0,5-2%-ного водного раствора молибденовокислого аммони  2 , что позвол ет увеличить толщину окисной пленки в 3 раза, либо ввод т в вод ной пар пары хлорной кислоты в количестве 5-10 ч от веса исходной воды, предназначенной дл  образовани  пара СЗ 3.

Однако применение столь агрессивных окисл ющих агентов значительно снижает срок службы оборудовани  и ухудшает услови  труда. .

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату способ оксидировани  стальных деталей, включающий активацию поверхности путем нагрева до - lOSOtSO C, вьщержки и охлаждени  в вакууме 10 мм рт.ст. и последующее оксидирование в среде вод ного пара при 600110 с в течение 2-2,5 ч t J. В результате обработки получают пленку толщиной 8 12 мкм.

Известный способ лишь незначительно повышает эффективность парооксидировани , однако усложн ет технологию процесса, вследствие необходимости высокотемпературного вакуумировани  заготовок, а также требует больиих временных и энергетических затрат. Кроме того операцию оксидировани  необходимо проводить сразу же или не позже 24 ч после окончани  предварительной активирующей .обработки в вакууме.

N Цель изобретени  - интенсификаци  процесса.

Дл  достижени  поставленной цели согласно способу оксидировани  сталь ных изделий, преимущественно из метастабильных аустенитных сталей, включающему активацию поверхности путем нагрева, вьщержки и охлаждени  и последующее оксидирование путем вьщержки в среде перегретого пар при температуре, исключающей образование вюстита, при активации поверхности перед нагревом производ т обработку холодом при температуре ниже Мн, а нагрев производ т до Ак-(Ак+5)°С.

При этом оксидирование производ т в интервале температур Ан-Ак.

При активации поверхности после нагрева до Ак-(Ак+5)Спр6й звод т повторную обработку холодом.

При активации поверхности после повторной обработки холодом производ т повторный нагрев до Ак-(Ак + + 5)4.

При охлаждении издели  ниже Мн в нем получает развитие мартенситное превращение, а при последующем нагреве до Ак-(Ак+5)С мартенсит полностью переходит в аустенит. В результате - oi- oCпревращени  значительно , увеличиваетс  дисперсность блоков и возрастает плотность дислокаций основных источников вакансий, что приводит к резкому ускорению процессов диффузии, в результате чего увеличиваетс  скорость протекани  химических реакций на границе разде ла металл - активна  среда и интенсифицируетс  образование оксидного покрыти  при последующей паротермической обработке. Повышение температуры предварительного нагрева выше Ак-(Ак+57С нецелесообразно, так как при этом получают развитие процессы рекристализации фазонаклепанного аустенита, существенно уменьшающие его диффузионную активность . -При повторной обработке холодом фазонаклепанный аустенит переходит в фазонаклепанный мартенсит с. еще более высокой плотностью дислокаций и дисперсностью блоков. Это обсто тельство, а также реализаци  в момент паротермической обработки обратного oi- превращени , увеличивающего подвижность атомов железа, приводит к еще более сущест венному повьш1ению эффективности про цесса оксидировани . Активирующие последстви  пр мого и обратного мартенситного превращени  при комнатной температуре сохран ютс  скол угодно долго, что делает возможным проведение парооксидировани  практи чески через любое врем  после проведени  предварительной активирующей обработки. Предлагаемый способ паротермичес кой обработки опробован на-метастабильном аустенитном сплаве 40Н15Х2, содержащем, вес.%: С 0,42, Ni 15,2; Сг 2,23, остальное железо . (Мн -55с, , Ак 670с). Количество мартенсита в сплаве после охлаждени  до составл ет 70%. Толщину оксидного покрыти  определ ют микроструктурным , а фазовый состав - рентгеноструктурным методом. Охлаждение образцов, имеющих форму куба с ребром 10 мм, провод т в жидком азоте (Т -196С). Нагрев до AK-(AK+5fc осуществл ли в печи, разогретой до 670t5c при времени вьщержки Т 5 мин. Перед паротермическим оксидированием обр;аз19 1 подвергают предварительной термообработке по режимам, указанным в таблице. Затемобразцы помещают в печь, разогретую до 570 С (что соответствует точке АН сплава 40Н15Х2), и подвергают паротермическому оксидированию в потоке перегретого вод ного пара в течение 20 мин. При этом температуру печи непрерывно повьшиют до (Ак) . После завершени  процесса оксидировани  образцы охлаждают на воздухе. Рентгеноструктурное исследование показало отсутствие в структуре оксидного покрыти , что определ ет хорошую его адгезию к металлу. Основными фазовыми составл ющими покрыти   вл ютс  Ре.Оф и ., имеющие повышенные электроизол ционные свойства. Результаты измерени  толщины оксидного покрыти  представлены в таблице.

Предлагаемый 570-670С 1 20 мин

7 00 С

Базовьй

мин

Не проводилась ,Прототип f 2,5 ч

8-12 Не проводилась9-10 1 цикл 4 охлаждение при -196 С нагрев до Ак-(Ак+5)С f 5 мин16-18 1цикл + охлаждение при -196°С23-24 2цикла охлаждение при -196°С50 Нагрев при , (.ст. ,5-3 часа I10 Как аидно из полученных данных, предварительна  термообработка проведенна  по предлагаемому .режиму, приводит к повышению эффективности процесса оксидировани . При этом в зависимости от режима предлагаемой активирующей обработки увеличиваетс  толщина оксидного покрыти  в 2-5 раз по сравнению с базовым способом и способом-прототипом. Общее врем  нагрева по предлагаемому способу , включа  длительность предварительной обработки 25-30 мин, против 5 ч по способу-прототипу что приводит к сокращению временных затрат в 10.раз. В результате этого уменьшаютс  энергетические затраты на нагрев изделий. Снижение трудоемт кости обусловлено проведением активирующей обработки при атмосферном давлении, без предварительного вакуумировани  издели , как этого требует способ-прототип. .Применение предлагаемого способа оксидировани  изделий из метаста- бильных аустенитных сталей обеспечивает повышение эффективности процесса оксидировани , выражающеес  в увеличении в 2-5 раз толщины оксидного покрыти ; снижение в 10 раз временных затрат; а также уменьшение трудоемкости процесса оксидировани . . Экономический эффект от применени  предлагаемого способа обусловлен увеличением до 10 раз производительности труда (благодар  снижению временных затрат), экономией электроэнергии , необходимой дл  осуществлени  нагрева изделий при оксидиро вании, а также упрощением техноло (Гии процесса.

Claims (4)

1. СПОСОБ ОКСИДИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, преимущественно из метастабильных аустенитных сталей, включающий активацию поверхности путем нагрева, выдержки и охлажде ния и последующее оксидирование пу· тем выдержки в среде перегретого пара при температуре, исключающей образование вюстита, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, при активации поверхности перед нагревом производят ее обработку холодом при температуре ниже Мн, а нагрев производят до Ак(Ак+5)°С.

2. Способ по п. ^отличающийся тем, что оксидирование производят в интервале температур Ан-Ак.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что при активации поверхности после нагрева до Ак-(Ак+ +5)^0 производят повторную обработку холодом.

4. Способ поп. 3, отличающийся тем, что при активации поверхности после повторной обработ ки холодом производят повторный нагрев до Ак-(Ак+5)^С.

Z892601™