SU734309A1 - Среда дл жидкостной нитроцементации стальных деталей - Google Patents

Description

(54) СРЕДА ДЛЯ ЖИДКОСТНОЙ НИТРОЦЕМЕНТАЦИИ

1

Изобретение относ тс  к области -i химико-термической обработки инструН ментальных и конструкционных сталей, а именно к процессам нитроцементации в жидких средах, и может быть исполь- 5 зовано при изготовлении деталей и инструмента.

Известны среды дл  цианировани , не содержащие -цианистых солей: 9-10% Sic, 0-76% NagCOj,, 9-12% NaCt, 6-9% О . При использовании такой ванны при 850°С получаетс  цианированный слой глубиной 0,7-0,85 мм iпри выдержке 1,0-1,5 ч .

, Однако при использовании такой 15 ванны происходит сильное испарение хлористого алюмини  и получаемые . слои неравномерны

Известен также способ с использованием в качестве среды триэтаноламина,20 причем примен тьс  эта среда может при неизотермической и изотер№ ческой нитроцементации ;конструкционныХ| деталей, погружаемых в нее и подвергаемых индукционному нагреву 2. 25

Однако , триэтаноламин недостаточно жидкотекуч, неактивен при низких температурах и склонен к пригару с образованием п тен на детали, преп тствующих диффузии и снижающих ЗЬ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ

тем самым глубину и степень пасшцени .

Целью изобретени   вл етс  интенсификаци  процесса насыщени , а также повышение износостойкости диффузионного сло .

Цель достигаетс  тем, что среда, содержаща  в качестве основы триэтаноламин , дополнительно содержит мочевину , нитрит натри  и нитрат кобальта при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Мочевина5-15

Нитрит натри  0,8-4,0 Нитрат кобальта 0,,0 Триэтаноламин Остальное Введение -кислородсодержащих веществ (мочевины и нитрита натри ) увеличивает полноту расщеплени  триэтаноламина и количество атомарного углерода и азота. Натрий из нитрита натри  в виде окиси натри  создает иа поверхности детали адсорбционноактивную зону и поддерживает посто нную концентрацию атомарных углерода и азота, что повышает скорость и степень насыщени . Нитрат кобальта Co(NOj)e , наход щийс  в щелочной среде (образованный трнэтаноламином) в диссоциированном состо нии, каталитически действует на процесс разложени  триэтаноламина и мочевины с образованием окиси углерода, атомарного углерода, водорода, азота. Увеличение количества атомарного углерода и азота в присутствии водоро да , наход щегос  в ионизированном состо нии, ускор ет диффузию последних в слой,ч

Кобальт более интенсивно способствует полноте пиролиза кислородсодержащих органических соединений, чем натрий, и суммарное каталитическое действие образующейс  окиси крбальта складываетс  с действием в этом же направлении окислов натри . Все это повышает скорость образовани  диффузионного сло  в 1,6-2,5 раза.

Введение в чистый триэтаноламин безводных компонентов (мочевины, нитрита натри  и нитрата кобальта) повышает также стабильность среды при рабочих температурах в вакууме и обычной атмосфере вследствие уменьшени  общей доли гидратных групп и большей энергии термодинамических св зей в нитрите натри  и мочевине.

Приготовление состава среды осуществл ют путем последовательного ввдени  (при перемешивании) в подог ретый до 70-80° С триэтаноламин химически чистых или технических мочевины , нитрита натри  и нитрата кобальта в сухом виде, что обеспечивает улетучивание гигроскопической влаги из вводимых соединений.

Пример 1, Выталкиватели, изготовленные иэ стали ЗХ2В8Ф,нагревают дл  закалки в вакууме 6-10 мм рт,ст. и закаливают в среде следующего состава, вес.%:

нитрит натри  0,8

Нитрат кобальта . 2,0

Мочевина10

Триэтаноламин Остальное

Температзфа подогрева „gQjjf С, 20 мин., нагрев при 1140°С, 40 мин.: Дал ееПровод т неизотермическую нитроцементацию в процессе закалки в среде до , выдержка 60 мин, затем отпуск при , 2 ч. После закалки с одновременной нитроцементацией .на рабочей поверхности выталкивателей образуетс  слой глубиной 130-140 мкм, содержащий 0,22% азота и 0,86% углерода, Ликротвердость сло  составл ет Нзд 876-899 кг/и«м, сердцевины - HRC 50-52, Обработка по таким же режимам с закгшкой и нитроцементацией в процессе охлаждени  в чистом триэтаноламине обеспечила значительно меньшую глубину (40-50 мкм) и степень насыщени  сло  (0,09% N и 0,82% С),

Износостойкость по сравнению с обработкой в триэтаноламине.выше в 1,7 раза без образовани  задиров на рабочей поверхности выталкивателей.

Кислотное число среды после 100 ч эксплуатации составл ет 0,12 мг КОН против 0,48 мг дл  чистого триэтаноламина ,

П р и м е р 2. Вырубные пуансоны из ст, 25Х12Н2В2МФ погружают в ванну следующего Гсостава, вес. %: Мочевина15

Нитрит натри  , 1,4 Нитрат кобальта 1,8 Триэтаноламин Остальное и ПРОВОДЯТ нагрев до температуры закалки только рабочей части пуансона , наход щейс  в индукторе, погруженном в ванну. Индукционный нагрев осуществл ют от установки ЛГЗ-67, тепература нагрева 1120°С, выдержка 10 мин, затем охлаждение в этом же составе. Образуетс  слой глубиной 0,6 мм, содержаний 1,23% С и 0,51% N с микротвердостью Hjt, 937-942кг/мм при этом твердость сердцевины после отпуска при составл ет HRC 5456 , ПРИ обработке по аналогичным режимам в триэтаноламине получают слой глубиной 0,36 мм с содержанием 0,81% С и 0,12% N, В эксплуатации пуансоны после высокочастотного нагрева и закалки в триэтаноламине в 20% случаев разрушались ранее полног износа, а остальное имели износостойкость в 2,5 раза ниже, чем обработанные в предложенном составе. Испытани  проведены при вырубке заготовок из ст, 1Х18Н10Т толщиной 1,8 мм. Увеличение в зкости среды через 40 ч работы было на 30% ниже, чем чистого триэтаноламина.

Пример 3. Вкладыши штамповые из ст, 5ХНМ дл  гор чей высадки на молоте свободной ковки головок болто MlOxlOO из ст, 40ХНМА нагревают дл  закалки в вакуумной печи Ш-ЮК (вакуум З-Ю мм рт,ст.) и охлаждают от температуры закалки 85Cf С в среде с температурой , содержащей, вес,%:

Мочевины5

Нитрита натри  4 Нитрата кобальта 0,5 Триэтаноламина Остальное Охлаждают в течение 40 мин, затем выдерживают в этой же среде при 160 в течение 120 мин. После этого провод т отпуск в щелочи 450°С, 1 ч, В процессе некзотермического охлаждени от и последующей низкотемпературной нитроцементацйи на рабочих поверхност х , не подвергаемых дальнейшей доводке и зачистке, образуетс  слой глубиной 0,27-0,32 мм с содержанием 0, и 0,92% С против слоц глубиной О,15 NM с содержанием 0,67% С и 0,08% N, полученного при обработке по аналогичным режимам в триэтанолёшийе . Микротвердость сло  при этом-составл ет Ну 736-774 кг/мм, твердость сердцевины - HRC 45-48, Износостойкость вкладышей до образовани  трещин разгара глубиной более 0,80 мм повышаетс  в 1,6 раза по сравнению с обработанными аналогично в чистом триэтаноламине. Кислотное число после эксплуатации среды в течение 100 ч составл ет 0,21 мг КОН против 0,63 мг дл  чистого триэтанолги и а .

Предложенна  среда стабильна и используетс  в широком диапазоне процессов химико-термической обработки деталей машин, режущего и штампового инструмента из средне- и высоколегирванных сталей, при различных способах - вакуумном, индукционном, в заЬштных атмосферах. Длительность эксплуатации среды в вакууме З-Ю 610 мм рт4ст. без образовани  нерастворимых осадков и уменьшени  степени насыщени  азотом и углеродом при закалке высоколегированных сталей от температур 850-1200 С составл ет 400-520 ч против 260-300 ч дл  чистого триэтаноламина.

Применение предложенной среды позвол ет повысить износостойкость и контактную прочность конструкционных деталей в 1,4-1,7 раза а инст- ,румента в 1,3-2,5 раза в сравнении

с обработкой в известных средах. Среда обеспечивает повышение скорости образовани  сло  в 1,5-2,5 раза на различных стал х.

Claims (2)

1.Минкевич А.И. Химико-термическа  обработка металлов, Машиностроение , 1965,, с.138.

2.Авторское свидетельство СССР 298702, кл. С 23 С 9/10, 1972.