SU1765251A1

SU1765251A1 - Method of chemical-thermal treatment of steel articles

Info

Publication number: SU1765251A1
Application number: SU914922466A
Authority: SU
Inventors: Юрий Михайлович Лахтин; Яков Давыдович Коган; Виктор Евгеньевич Кольцов; Холикул Каршиевич Эшкабилов
Original assignee: Московский Автомобильно-Дорожный Институт
Priority date: 1991-01-30
Filing date: 1991-01-30
Publication date: 1992-09-30

Abstract

Применение: в машиностроении дл повышени долговечности деталей машин, работающих в коррозионных средах. Сущность изобретени : стальные издели подвергают азотированию в аммиаке с азотным потенциалом П 1,7-2,8 при температуре 550-580&deg;С в течение 2-4 ч, после чего провод т оксидирование в парах воды при той же температуре в течение времени, определ емого из соотношени : г0к К Газ, ч, где Гок - продолжительность оксидировани , ч; Газ - продолжительность азотировани , ч; К 0,55-0,60. 1 табл.Application: in mechanical engineering to increase the durability of machine parts operating in corrosive environments. SUMMARY OF THE INVENTION: Steel products are subjected to nitriding in ammonia with a nitrogen potential of P 1.7-2.8 at a temperature of 550-580 ° C for 2-4 hours, after which they are oxidized in water vapor at the same temperature for time determined from the relation: r0k K Gas, h, where Gok is the duration of oxidation, h; Gas — nitration time, h; K 0.55-0.60. 1 tab.

Description

Изобретение относитс к области металлургии , в частности, к химико-термической обработке в газовых средах и может быть использовано в машиностроении дл повышени долговечности деталей машин, работающих в коррозионных средах.The invention relates to the field of metallurgy, in particular, to chemical and heat treatment in gaseous media and can be used in mechanical engineering to increase the durability of machine parts operating in corrosive environments.

Известен способ защиты от коррозии, включающий нитроцементацию при температурах 550-800°С в течение 2-4 ч и последующее оксидирование при температурах 300-600°С в течение 2-3 мин.A known method of protection against corrosion, including carbonitriding at temperatures of 550-800 ° C for 2-4 hours and subsequent oxidation at temperatures of 300-600 ° C for 2-3 minutes.

Недостатком этого способа вл етс недостаточна коррозионна стойкость обработанных изделий, в частности в растворах хлористых солей, что обусловлено малой адгезией коррозионностойкой оксидной пленки РезОз к плотному карбонитридному слою и малой коррозионной стойкостью карбо- нитридного сло .The disadvantage of this method is insufficient corrosion resistance of the treated products, in particular, in chloride salt solutions, which is due to the low adhesion of the ResOZ corrosion film to the dense carbon nitride layer and the low corrosion resistance of the carbon nitride layer.

Наиболее близким техническим решением , выбранным в качестве прототипа, вл етс способ антикоррозионного азотировани стальных изделий, включающийThe closest technical solution, selected as a prototype, is a method of anticorrosive nitriding of steel products, including

СПSP

диффузионное насыщение азотом в аммиаке при 580-800°С в течение 2-4 ч. и оксидирование при 620-625°С в парах смеси воды и этилового спирта при соотношении компонентов в смеси 1:1 (по объему) в течение 2-30 мин.diffusion saturation with nitrogen in ammonia at 580-800 ° C for 2-4 hours and oxidation at 620-625 ° C in vapors of a mixture of water and ethyl alcohol with a mixing ratio of 1: 1 (by volume) for 2-30 min

Недостатком этого способа вл етс недостаточна коррозионна стойкость обработанных изделий в растворах хлористых солей при длительном периоде эксплуатации . Низка коррозионна стойкость изделий при длительном периоде эксплуатации объ сн етс наличием пористой Ј-фазы, а также неравномерностью толщины у -фазы на поверхности изделий.The disadvantage of this method is the insufficient corrosion resistance of the treated products in solutions of chloride salts during a long period of operation. The low corrosion resistance of products during a long period of operation is explained by the presence of a porous Ј-phase, as well as uneven thickness of the γ phase on the surface of the products.

Целью изобретени вл етс повышение коррозионной стойкости изделий, в частности в растворах хлористых солей.The aim of the invention is to increase the corrosion resistance of products, in particular in solutions of chloride salts.

Указанна цель достигаетс тем, что в способе химико-термической обработки, включающем стадии азотировани в аммиаке при температуре 440-580°С в течение 2-4 ч и последующее оксидирование, азотироVI ОThis goal is achieved by the fact that in the method of chemical-thermal treatment, which includes the stages of nitriding in ammonia at a temperature of 440-580 ° C for 2-4 hours and subsequent oxidation, nitrogen VI O

(Л(L

го елgo ate

вание ведут с азотным потенциалом HN 1,7-2,8, а оксидирование в парах воды при температуре 550-580°С в течение времени, определ емого из соотношени :Leadings are carried out with a nitrogen potential of HN 1.7-2.8, and oxidation in water vapor at a temperature of 550-580 ° C for a time determined from the ratio:

г - к TV Ток - N Таз 1d - to TV Current - N Taz 1

где Ток - продолжительность оксидировани , ч;where current is the oxidation time, h;

Таз - продолжительность азотировани , ч;Taz - duration of nitriding, h;

К - коэффициент, учитывающий соотношени продолжительности стадий процессов , равный К 0,55-0,60.K - coefficient taking into account the ratios of the duration of the process stages, equal to K 0.55-0.60.

Предлагаемый способ осуществл етс следующим образом, детали помещают в рабочий контейнер, контейнер герметизируют , продувают аммиаком и помещают в печь, разогретую до температуры 550- 580°С. По достижении в контейнере рабочей температуры подают пары воды в The proposed method is carried out as follows: the parts are placed in a working container, the container is sealed, purged with ammonia and placed in an oven heated to a temperature of 550-580 ° C. Upon reaching the container operating temperature serves water vapor in

течение периода времени Г0к К Газ2, ч.over a period of time G0k K Gaz2, h.

Извлекают контейнер из печи, отключают подачу паров и остужают на спокойном воздухе. После выдержки на первой стадии насыщени азотом на поверхности изделий формируетс диффузионный поверхностный нитридный слой Ј-фаза, за ней тонкий слой у-фазы, затем диффузионный подслой а-фаза. Особенности нитридной зоны е-фа- зы столбчатое строение, поры, микротрещины .Remove the container from the oven, turn off the vapor and cool it in calm air. After exposure to the first stage of nitrogen saturation, a Ј-phase diffusion surface nitride layer is formed on the surface of the products, followed by a thin слой-phase layer, then a diffusion sublayer a-phase. The features of the nitride zone of the e-phase are columnar structure, pores, microcracks.

Процесс оксидировани в парах воды сопровождаетс деазотированием образца и уменьшением хрупкости нитридной зоны, одновременно происходит диффузи азота в глубь образца.The process of oxidation in water vapor is accompanied by deazotization of the sample and a decrease in the fragility of the nitride zone, while nitrogen diffuses into the sample.

При оксидировании на поверхности образуетс слой оксида Рез04, под которой формируетс плотна и пластинчата нит- .ридна зона. Толщина оксидной пленки составл ет 2-4 мкм, нитридной зоны 10-25 мкм.Upon oxidation, a layer of ResO04 oxide is formed on the surface, under which a dense and laminar nitride zone is formed. The thickness of the oxide film is 2-4 microns, the nitride zone is 10-25 microns.

При температуре ниже 550°С и при значении ,55 слой оксида неравномерный, имеет недостаточную толщину.At temperatures below 550 ° C and at a value of 55, the oxide layer is uneven, has insufficient thickness.

При температуре выше 580°С наблюдаетс повышение пористости Ј-фазы после азотировани и соответственно, пористости у -фазы после оксидировани . При значени х К 0,60 за слоем оксида следует а-фаза значительной толщины, что отрицательно сказываетс на коррозионной стойкости .At temperatures above 580 ° C, an increase in the Ј-phase porosity after nitriding and, accordingly, a porosity in the α-phase after oxidation is observed. With K values of 0.60, the oxide layer is followed by an α-phase of considerable thickness, which adversely affects corrosion resistance.

При ниже и выше значени х азотного потенциала Пм 1,7-2,8 получаетс неразвита Ј-фаза, при оксидировании которогоAt lower and higher values of the nitrogen potential PM 1.7-2.8, the Ј-phase is undeveloped, during oxidation of which

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

00

увеличиваетс скорость деазотировани нитридного сло и приводит к неравномер- ност м нитридного и оксидного слоев.the rate of deazoration of the nitride layer increases and leads to unevenness of the nitride and oxide layers.

Преимущества предлагаемого способа по сравнению со способом-прототипом можно проиллюстрировать на конкретном примере. Обрабатывались шестерни - гидронасоса из стали 18 ХГТ по известному и предлагаемому способам.The advantages of the proposed method compared with the method of the prototype can be illustrated with a specific example. Gears were processed - hydraulic pump from steel 18 HGT according to the known and proposed methods.

По известному способу издели подвергали азотированию при температуре 580°С в течение 3 ч, а затем оксидировали в парах смеси воды и этилового спирта при соотношении компонентов смеси 1:1 (по объему) при 620°С, в течение 20 мин.According to a known method, the products were subjected to nitriding at a temperature of 580 ° C for 3 hours, and then oxidized in vapors of a mixture of water and ethyl alcohol at a mixing ratio of 1: 1 (by volume) at 620 ° C for 20 minutes.

По предлагаемому способу издели подвергали азотированию при температурах 550-580°С с азотным потенциалом HN 1,7-2,8, продолжительность оксидировани в парах воды выбирали из соотношени , определ емого экспериментальным путемIn the proposed method, the products were subjected to nitriding at temperatures of 550-580 ° C with a nitrogen potential of HN 1.7-2.8, the duration of the oxidation in water vapor was chosen from the ratio determined experimentally

ТЪк К-Га1, Ч,Tk K-Ga1, H,

После чего провели испытани на коррозионную стойкость по ГОСТ 16962-71.After that, we conducted tests for corrosion resistance according to GOST 16962-71.

В процессе испытаний детали помещались в камеру с окружающей температурой 27-2°С, где в течение 15 мин, через каждые 45 мин распыл лс 3,3% раствор хлористого натри . Обща продолжительность испытани 240 ч. После испытани качество поверхности оценивалось по внешнему виду.During the tests, the parts were placed in a chamber with an ambient temperature of 27-2 ° C, where for 15 minutes a 3.3% solution of sodium chloride was sprayed every 45 minutes. The total test duration was 240 hours. After testing, the surface quality was assessed by appearance.

Результаты испытаний и режимы приведены в таблице.The test results and modes are shown in the table.

Изданных, приведенных в таблице, следует , что коррозионна стойкость деталей после обработки оп предлагаемому способу повышаетс по сравнению с обработкой по известному способу, что дает возможность повысить долговечность изделий в период эксплуатации.Published in the table, it follows that the corrosion resistance of the parts after processing op the proposed method is improved compared to processing by a known method, which makes it possible to increase the durability of products during operation.

Claims

Invention Formula

The method of chemical heat treatment of steel products, including nitriding in ammonia at a temperature of 440-580 ° C for 2-4 hours and subsequent oxidation, characterized in that, in order to increase the corrosion resistance of products in chloride salt solutions, nitriding is carried out with a nitrogen potential 1.7-2.8, and the oxidation is carried out in water vapor at 550-580 ° C for a time determined from the ratio

Current:

K Taz

where TQK is the oxidation time, h;

Gas - the duration of nitriding, h;

K 0.55-0.60.