SU897115A3 - Способ легировани изделий из сплавов на железной основе - Google Patents

Description

(5) СПОСОБ ЛЕГИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СПЛАВОВ НА ЖЕЛЕЗНОЙ ОСНОВЕ

I

Изобретение относитс  к машиностроению и может использоватьс  при химико-термической обработке дл  получени  деталей из сплавов на железной основе, содержащих вес.%: марга- 5 нец и хром 10-30, с повышенными физико-механическими характеристиками за счет нужного распределени  азота по всему телу слитка.

Известен способ азотировани ю

стальных изделий, который заключаетс  в нагреве до температуры обработки (500-600°С) и выдержке при этой температуре в азотсодержащей атмосфере СП,J5

Однако известный способ обработки позвол ет изменить структуру лишь поверхностного сло  изделий, при этом их сердцевина остаетс  без изменени .

Цель изобретени  - осуществление 20 объемного легировани  изделий азотом.

Азот проникает внутрь слитка и образует аустенитную структуру, раствор  сь внутри твердого слитка в количестве, превышающем 0,85 вес., 25

но менее 3 вес..предпочтительно в пределах от 1,05 до 1,5 вес,%.

Указанна  цель достигаетс  тем, что нагрев и выдержку провод т при 980-1149 C до достижени  содержани  а.зота на поверхности o6pa6aTHBaehbix изделий 0,85-3,0 вес.%.

Причем в качестве насыщающей атмосферы используют азот в элементарной форме.

Чтобы избежать образовани  сигмаструктуры , котора  ухудшает механические свойства, издели  не должны находитьс  долгое врем  при 538-87lc.

Детали, обрабатываемое предлагаемым способом, должны быть на железной основе и содержать от 10 до 30% хрома. Присутствие хрома оказывает вли ние на антикоррозионные и прочностные свойства стали, а также хром  вл етс  основным элементом дл  увеличени  степени растворимости в стали . Содержание хрома в стали более 30 нежелательно, так как это приводит к образованию нежелательной сигма-структуры и создает трудности при гор чей обработке стали. Предпочтительно , чтобы содержание хрома было весД. Содержание марганца в детал х, обрабатываемых предлагаемым способом, должно быть в пределах 21iS вес Д. Так как марганец увеличивает растворимость азота в стали и используетс  дл  аустенизаций. Введение его в сплав в количестве, превышающем kS%, приводит к разъеданию футеровки печи.

Насыщение стали азбтом необходимо проводить до его содержани  по крайней мере 0,85 вес.%. Однако при наличии в сплаве азота выше 3 вес.%

образуетс  тенде|1ци  к выделению нитридов , что приводит к уменьшению прочности и коррозионной стойкости стали. Предпочтительно содержание

азота на поверхности детали от 1,05 до 1,5 вес..

В сплаве может также содержатьс , %: молибден 1,0 - 5,0; медь 1,03 ,0; никель от 1,0 до ,0. В общем

количестве эти элементы могут присутствовать до 5. Углерод может входить в количестве 1,0%, кремний менее 1,0%.

Пример . Провод т обработку

деталей из четырех сплавов, составы которых представлены в табл.1.

Таблица 1

21,08

26,26

0,09

0,01

0,23

0,85

0,11 0,35

Содержани  азота после гор чей прокатки.

Все указанные в табл.1 сплавы приготавливают одним и тем же способом. Все сплавы ра9плавл ют в печи с принудительной т гой, причем состав включает обычные сорта сплавов на железной основе й частые элементы. Расплавленные сплавы при температуре примерно 1450°С разливают в 35 изложниц . После затвердевани  металла слитки провер ют на пористость, котора  не была обнаружена ни в одном сплаве из-за низкого содержани  азо30 ,50

30,20

20,15

20,03

1,02

0,21

0,030

2,07

0,22

0,23

0,65

0,65 (0,67) ( 0,7)

О,lot

0,106 0,56

0,50

та. Гор ча  обработка состоит в прокатке слитков по истечении соответствующей продолжительности выдержки

при 1232°С,. Затем слитки подвергают отжигу из расчета 120 мин на каждый дюйм толщины при и очищают. Прежде чем подвергать слитки отжигу в азотной среде, их подвергают обжатию в холодном состо нии на 501.

Насыщение провод т в азотной атмосфере при температуре и в течение промежутка времени, которые указаны

58971

в таблице 2. Во всех случа х используют- температуру выше 982°Сс тем, чтобы избежать образовани  сигмаструктуры , котора  оказывает вредное вли ние на сплавы. Отжиг в азотной j атмосфере провод т с использованием дл  этой цели чистого азота.

После отжига в азотной атмосфере на поверхности слитков обнаруживают оксидные пленки.10

В табл.2 показано содержание азота в сплавах по истечении.периодов обработки при различных температурах, также даетс  общее содержание азота.

Изданных табл.2 видно, что содержание азота во всех четырех сплавах повышаетс  при относительно коротких периодах обработки в пределах температур 982 - 1149°С. Особый интерес представл ет сплав А. Высокое содер56

Концентраци  азота в сплавах, обработанных как это указано выше, измен етс  постепенно от поверхности слитка в направлении его середины. Так, содержание азота на поверхности слитка будет выше, чем в глубинных сло х слитка. Так как азот диффундирует внутрь слитка, то его содержание во внутренних сло х каждого слитка будет повышатьс  по мере увеличени  времени отжига.

При выдержке 11 ч получают детали со структурой, близкой к однородной .

Таблица- 2

жание в сплаве Ц молибдена, очевидно, повышает способность сплава к отбору азота из атмосферы и, кроме того, умер ет поглощение азота, в результате чего не происходит чрезмерного растворени  азота в сплаве. Поэтому

78

дл  сплавов, подлежащих аустенизации за счет отжига в присутствии азота, желательно наличие молибдена в количестве более 1.

Предлагаемый способ, можно использовать дл  очень локального азотировани  путем обработки поверхности, например, очень крупной отливки, котора  не помещаетс  в обычною отжиговую печь, т.е. нагревом поверхности отливки до температуры свыше 1700р () с помощью пламени, содержащего азот. Такое плам  создаетс  с использованием дл  этой цели воздуха, поддерживающего горение, подача которого регулируетс  в отношении топливовоздушной смеси таким образом, что образующийс  газообразный продукт сгорани  представл ет собою восстановительный газ с высокой концентрацией азота.

Азот, используемый в предлагаемом способе, может быть элементарным азотом ,, или соответствующим азотистым соединение :. Обработка, котора  выполн етс  .отжигом сплавов с использованием дл  этой цели аммиака, аминов или иных источников азота, также дает положительные результаты. Различные азотистые соединени  не об заталь но должны быть эквивалентны между собою, но общим дл  всех них  вл етс  поддержание атмосферы, обеспечивающей нужное высокое парциальное давление азота.

Таким образом, предлагаемый способ предусматривает получение сплавов с высоким содержанием азота и исключает обычные в таких случа х проблемы, такие как пористость слитков, котора  образуетс  в результате испарени  азота из расплава, когда последний, име  высокое содержание азота, затвердевает . Предлагаемый способ, кро15 . 8 ме того, обеспечивает возможность регулировать содер)ание азота в сплаве , если анализ лить  покажет, что содержание азота в нем меньше заданного , а также позвол ет производство изделий с градиентом концентрации азота по всей площади поперечного сечени , что обеспечивает получение изделий из сплава с высоким сопротивлением к коррозии поверхностного сло  издели  без нарушени  механических свойств по всей площади поперечного сечени  издели .

Claims (3)

1.Способ легировани  изделий из сплавов на железной основе, содержащих , в вес. %: марганец и хром 10-30, включающий нагрев до температуры обработки и выдержку при этой температуре в азотсодержащей атмосфере , отличающийс  тем, что, с целью объемного легировани  изделий азотом, нагрев и выдержку осуществл ют при 980-11 9°С до достижени  содержани  азота на поверхности обрабатываемых изделий от 0,85 до 3 вес.%.

2.Способ по п.1,отличающий с   тем, что в качестве азотсодержащей атмосферы используют азот в элементарной форме.

3.Способ по п.1, отличающий с   тем, что в качестве азотсодержащей атмосферы используют азотистые соединени .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1. Минкевич А.Н. Химико-термическа  обработка металлов и сплавов. М. Машиностроение. 19б5, с. 113-122.