SU815078A1

SU815078A1 - Method of chemical thermal treatment of metallic articles

Info

Publication number: SU815078A1
Application number: SU782632532A
Authority: SU
Inventors: Инна Николаевна Бойчук; Майор Ефимович Гуревич; Леонид Никандрович Лариков; Алеонор Иванович Носарь
Original assignee: Институт Металлофизики Ан Украинскойсср
Priority date: 1978-06-19
Filing date: 1978-06-19
Publication date: 1981-03-25

Description

1one

Изобретение относитс к способам химико-термической обработки металлических изделий и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других област х техники дл повышени антикоррозионных, прочностных и других свойств изделий.The invention relates to methods of chemical and heat treatment of metal products and can be used in mechanical engineering, instrument engineering and other areas of technology to improve anti-corrosion, strength and other properties of products.

Известен способ ускэренной цементации стальных изделий путем создани переменного давлени . Согласно этому способу в герметически закрытой печи, в которой происходит цементаци , создаетс переменное пульсирующее давление газовой среды, что позвол ет увеличить скорость науглеуве/ tl.There is a method for the accelerated cementation of steel products by creating a variable pressure. According to this method, in a hermetically sealed furnace, in which the cementation takes place, a variable pulsating pressure of the gaseous medium is created, which allows an increase in the velocity of the ugle / tl.

роживани . .giving birth. .

Согласно этому способу процесс химико-термической обработки провод т в закрытой печи в изотермическом режиме, нагрев издели до те шературы насыщени производитс по всему объему, что приводит к изменению структуры в той части издели , котора не подвергаетс химико-термической обработке, и не позвол ет фиксировать глубину сло , подвергаемого термическому воздействию при КТО. Кроме того, этот способ предусматривает обработку издели в инерционной системе, которой вл етс герметична печь с активной средой, что ограничивает возможность интенсификации процесса за счет повышени скорости изменени давлени и повышени частоты пульсаций.According to this method, the process of chemical heat treatment is carried out in a closed furnace in an isothermal mode, heating the product to saturation temperature is carried out throughout the volume, which leads to a change in the structure in that part of the product that does not undergo chemical treatment. to fix the depth of the layer subjected to thermal effects at CTO. In addition, this method involves treating the product in an inertial system, which is a sealed furnace with an active medium, which limits the possibility of intensifying the process by increasing the rate of pressure change and increasing the frequency of pulsations.

Известен также способ химико-термической обработки, например азотирование , заключагацийс в воздействии на изделие переменным пульсирующимThere is also known a method of chemical heat treatment, for example, nitriding, concluded with exposure of the product to variable pulsating

давлением, создаваеьолм импульсной струей насыщающего газа, нагретого до температуры обработки насыщени , например до 650°С 2.the pressure created by the impulse jet of saturating gas heated to the saturation treatment temperature, for example, up to 650 ° C.

Однако такой способ не позвол ет достичь желаемой скорости насыщени , а также требует эмпирического подбора длительности обработки импульсного нагрева струей , что усложн етHowever, this method does not allow to achieve the desired saturation rate, and also requires an empirical selection of the duration of the pulse heating treatment, which complicates

его реализацию.its implementation.

Цель изобретени - сокращение времени обработки и повышение стабильности получаемых свойств.The purpose of the invention is to reduce the processing time and increase the stability of the properties obtained.

Поставленна цель достигаетс темThe goal is achieved by

что в способе химико-термическойwhat in the method of chemical thermal

обработки металлических изделий переменное пульсирующее давление создают импульсной струей, насыщагадего газа, прецессирующей с частотой, пропорциональной отношению температуропроволности материала издели к квадрату глубины насыщаемого сло . Это с еспечивает максимальный кон такт и высокую скорость реакции при взаимодействии насыщающего элемента с поверхностным слоем издели . При этом происходит ускорение диффузионных процессов в поверхностном слое за счет термоциклировани и приложени переменного пульсирующего давлени насыщенного газа. Сочетание этих условий приводит к скоростной деформации издели и возникновению статических и динамических дефектов кристаллического строени матрицы, обеспечивающих ускорение процесса на сьщени . При этом химико-термической обработке подвергаетс слой фиксированно глубины, что позвол ет избежать jeжелателБного изменени структуры издели . Эффективна глубина затухани тем пературных волн в поверхностном слое издели выражаетс следующим соотношением , вытекающим из представленной теории теплопроводности тЩ. где $, - теплопроводность материала издели f -:- - частота генерации вихрей i (ш -циклическа частота). Отсюда . При химико-термической обработке по предлагаемому способу частоту прецессии устанавливают пропорционал ной отношению температуропроводности материала издели к квадрату глубины обрабатываемого сло . Таким образом, сочетание цикличе кого нагрева поверхности издели ви р ми насыщающего газа с пульсацией газовой струи за счет ее прецессии приводит к увеличению скорости процесса насыщени , а следовательно, и к повышению производительности процесса химико-термической обработки в целом. При химико-термической , а также термической обработке металлических изделий с нанесенными на их поверхность защитными диффузионными покрыти ми обработку производ т струей нагретого газа, инертного по отноще нию к материалу издели и диффузанта. Така обработка сочетает как термоциклирование , так и переменное механическое нагружение поверхности издели , и приводит к ускорению диффузионных процессов в поверхностном слое обрабатываемого издели . Образщл из сталей У8 и 18ХНВЛ подвергают химико-термической обработке струей газа (диссоциированного аммиака), совершающей процессию. Глубина сло насыщени при обработке струей газа, подогретого до температуры 650°С за дес ть циклов составл ет дл сталей У8 и 18ХНВА 0,16 и 0,20 мм соответственно. При этом длительность взаимодействи струи с поверхностью издели дл дес ти циклов составл ет 106 с. Сравнительные данные по обработке известным и предлагаемым способами представлены в табл.1 и 2. Как следует из приведенных данных, предлагаег ый способ позвол ет интенсифицировать химико-термическую обработку . Так, например, длительность насыщени в предлагаемом способе уменьшаетс более чем в дес ть раз по сравнению с известным способом с одновременным увеличением количества циклов в сто раз. ТаблицаThe processing of metal products with an alternating pulsating pressure is created by a pulsed jet of gas saturated, precessing at a frequency proportional to the ratio of the thermal conductance of the material of the product to the square of the depth of the saturable layer. This ensures maximum contact and high reaction rate when the saturating element interacts with the surface layer of the product. In this case, the diffusion processes in the surface layer are accelerated due to thermal cycling and the application of an alternating pulsating pressure of a saturated gas. The combination of these conditions leads to high-speed deformation of the product and the emergence of static and dynamic defects in the crystal structure of the matrix, which accelerates the process. In this case, a layer of fixed depth is subjected to chemical-thermal treatment, which allows avoiding any yellowing change in the structure of the product. The effective attenuation depth of the temperature waves in the surface layer of the product is expressed by the following relation, which follows from the presented theory of thermal conductivity. where $, is the thermal conductivity of the material of the product f -: - - the frequency of generation of the vortices i (w is the cyclic frequency). From here. During chemical heat treatment according to the proposed method, the precession frequency is set proportional to the ratio of thermal diffusivity of the material of the product to the square of the depth of the layer being processed. Thus, the combination of cyclic heating of the surface with products of saturating gas with a pulsation of the gas jet due to its precession leads to an increase in the rate of the saturation process and, consequently, to an increase in the productivity of the process of chemical heat treatment as a whole. In chemical-thermal as well as heat treatment of metal products with protective diffusion coatings applied to their surface, the treatment is effected by a jet of heated gas, which is inert with respect to the material of the product and the diffusant. Such processing combines both thermal cycling and alternating mechanical loading of the product surface, and results in acceleration of diffusion processes in the surface layer of the workpiece. A sample of steel V8 and 18HNVL is subjected to chemical-thermal treatment with a stream of gas (dissociated ammonia), performing a procession. The depth of the saturation layer during the treatment with a gas jet heated to a temperature of 650 ° C per ten cycles is for steel V8 and 18XHBA, 0.16 and 0.20 mm, respectively. The duration of the interaction of the jet with the surface of the product for ten cycles is 106 seconds. Comparative data on the processing of the known and proposed methods are presented in Tables 1 and 2. As follows from the data presented, the proposed method allows us to intensify the chemical-thermal treatment. For example, the duration of saturation in the proposed method is reduced by more than ten times as compared with the known method while simultaneously increasing the number of cycles by a hundred times. Table

ТаблицаTable

Claims

1. USSR author's certificate No. 77574, cl. C 23 C 11/12, 1948.

2.c USSR Copyright Certificate №620511, cl. C 23 C 11/10, 1977.