SU524859A1 - Карбюризатор дл газовой нитроцементации - Google Patents

Description

I

Изобретение относитс  к химико-термической обработке, ъ частности, к процессу нитроцементациЕ.

Дл  нитроцемектации конструкционных ста.лей из известных л ;з1дких карбюризаторов широкое применение триэтаколамин Добавка воды и спирта в триэтанолагушн позво.л ет использовать его также и дл  низкотемпературной нитроцементации инструментальных сталей.

Триэтаноламин чистый обычно используетс  при температурах обработки выше 860 С, так как при меньших температурах происходит большее сажеобразование и вьщеление смол, преп тствующих науглероживанию поверхности . Триэтаноламин обеспечивает невысокую скорость процесса насыщени  (0,10О ,12 мм/ч при температуре до 92О С), не позвол ет регулировать углеродный потенциал из-за нестабильности атмосферы печи. Триэтаноламин малоэффективен при обработке трудноцементируемых сталей 1Х17Н2,2Х13, 3X13 и инструментальных быстрорежущих сталей. Кроме того, Триэтаноламин образует в системе подачи в печь шлакообразные пробки . Введение в Триэтаноламин воды и спирта приводит к активному окислению сталей пои нитроцементадии выше 900 С и не позвол ет вести карбидизации.

Наиболее близким в предложенному  вл етс  карбюризатор, состо щий.из триэтаноламина с добавкой водного раствора карбамида , менее склонный к саже и смолообразованию . Этот карбюризатор позвол ет проводить нитроцементацию преимущественно до 56О С обеспечивает также, невысокую скорость насыщени , В интервале температур 860-940 1карбюризатор приводит к сильному окислению поверхности конструкционных и обезу лероживанию инструментальных сталей из-за высокого содержани  в нем воды и, как следствие , водорода и углекислого газа в атмосфере печи. Карбюризатор не позвол ет вести газовую карбидизацию высокохромистых и высоколегированных сталей, например XI7Н2 1X13, 2X13, а нитроцементаци  этих сталей идет со скоростью не более О,05- 0,06 мм/ч при 920-940°С, обеспечива  насьш1ение углеродом не более 0,95-1,15%. Также невозможно автоматическое регулиронание процесса по одному из образующихс  компонентов атмосферы Содержание азота в слое не превышает О,О5%, слой неравномерен по поверхности. Карбамид,  вл  сь поставщиком аммиака и углекислого газа в образующуюс  атмосферу, не обладает каталитическим действием, ускор ющим процесс диффузии углерода и азота в сталь при 560 95О-С. При 55О-56О С он может лищь сп собствовать повыщению содержани  азота в тончайщем поверхностном слое, например, р жущих кромках инструмента. Целью насто щего изобретени   вл етс  ускорение процесса нитроцементации и улучщение качества обработанной поверхности. Предложенный карбюризатор отличаетс  от известного тем, что в триэтаноламин вве дены насыщенный водный раствор аммиака (гидрат окиси аммони ), нитрит и алюминат натри  при следующем соотнощении компоне тов (в вес.%): Гидрат окиси аммони 0,20-0,50 Нитрит натри 0,25-0,45 Алюминат натри 0,10-0,20 Вода2,6-8,ОО ТриэтаноламинОстальное Алюминат натри  готовитс  путем раство рени  алюминиевой пудры в 30%-ном раство ре едкого натри , вз тых из расчета 1 г пудры на 20 мл раствора. Введение в триэтаноламин насыщенных водных растворов аммиака, нитрита и алюми ната натри  существенно измен ет характер пиролиза карбюризатора в разогретой печи. Так, нащатырный спирт увеличивает, особенно при температурах до 9ОО С, долю атомарного азота способного диффундировать в поверхностный слой стали. Нитрит и алюминат натри , облада  каталитическим дейст вием, увеличивают количество СО и СН , в атмосфере печи, т.е. растет количество атомарного углерода, который в присутствии азота диффундирует более активно, растет скорость насыщени  стали при равных температурах обработки. Вода, поступающа  с насыщенными растворами вводимых веществ, способствует более полному пиролизу карбюризатора , уменьщает образование сажи и ишаков, особенно при низких температурах, однако содержание воды в карбюризаторе не превышает 8%, что предотвращает обезуглероживание и внутреннее окислейие поверхности деталей при высоких (более 900 С) температурах обработки. Обеспечиваетс  возможность регулировани  углеродным потенциалом атмосферы печи путем изменени  расхода карбюризатора, количества добавок и вводимой с ними воды при каждой выбранной температуре, что позвол ет создать в печи стабильную в течение всего процесса обработки атмосферу, обеспечивающую равномерное насыщение поверхности стали. Карбюризатор был испытан в лабораторных и производственных услови х в печах Ц-25 и Ц-75 при различных режимах: низкотемпературной нитроцементации при 560 С, нитроцементации при 860 С и карбидизации при 940 С на различных стал х. Чистый триэтаноламин заливали в бачок цементационной печи , затем в него последовательно добавл ли 22-24%-ный раствор нащатырного спирта iNH/j ОК, 44-45 %-ный раствор в воде нитрита натри  Na402 и алюминат натри  NaA 0:2. Последний вводили через 5-7 мин после его приготовлени  путем растворени  алюминиевой пудры в ЗО%-ном растворе едкого натри , вз тых из расчета 1 г пудры на; 20 мл раствора. Количество введенных активизирующих растворов брали таким , что общее содержание воды в карбюризаторе не превышало 8%. Через систему по дачи - плунжерный насос и капельницу карбюризатор подавали в печь. Расход его измен ли в зависимости от. температуры, ве™ личины садки деталей и обрабатываемых сталей . Он составл л 4О-12О кап. /мин и увеличивалс  по 20 кап/мин. Пример 1. Подвергали нитроцементации при 550560 С дисковые резцы и метчики из сталц Р6М5 в течение 60,90 и 240 мин, в печи Ц-25. Состав карбюризатора (вес.%) - 0,50 NdNOj- 0,45 NaAlO - 0,20 - 8,00 ) Н- остальное Расход карбюризатора - 40 капумин. Скорость насыщени  составила - 0,05 мм/ч против 0,03 мм/ч при обработке в известном карбюризаторе. Характеристики полученных слоев приведены в табл. 1. При испытании дисковых резцов износостойкость их при обработке стали ЗОХГСА cG -iOOKf-c Mf возросла в 1,2 раза по сравнению с инструментом , обработанном в известном карбюризаторе . и м е р 2. Ннтроцементировали при в- печи шестерни из стали 2ОХ. Врем  обработки - 4,5 часа, расход карбюризатора - 6О кап/мин. Состав карбюризатора (%ес.%): 0,20 NuMOj - О,25 МаАЮ - 0,10 Н,0 - 2,6 ( С Н 1.J и. - остальное

524859 оо

Нитроцементированные детали имеют высокую95О С, что позвол ет использовать его дл 

контактную прочность и износостойкость. Ха-обработки сталей различных классов. Карбюрактеристики слоев приведены в табл, 2.ризатор не содержит дефицитных компонентов,

Предлагаемый карбюризатор по сравнениюдешев и прост в приготовлении в производстс известным обеспечивает возможность про- 5венных услови х, исключает частую очистку

ведени  низкотемпературной нитропементациимуфел  печи от шлаковых отложений и улучпри 55О-6ОО С, нитроцементации при 9ОО-шает услови  труда.

«3 Cf

s ц ю  

Н

524859

Характеристики поверхностных слоев, полученных в печи Ц-25 при нитроцементаиии различных сталей в предлагаемом карбюризаторе

10 Таблица 2

Claims (1)

1. Формула изобретени  25нат натри  при следующем соотношении комКарбюризатор дл  газовой нитропементаии на основе триэтаноламина, содержащийГидрат окиси аммони О,2О-О,50

   оду, отличающийс  тем, что, сНитрит натри -О ,25-0,45

   елью ускорени  процесса и повышени  ка- 30Алюминат натри 0,10-0,20

   ества нитроцементированного сло  в негоВода2,6О-8,ОО

   .ведены гидрат окиСи аммони , нитрит и алюми-Триэтаноламиностальное. понентов (в вес.%):