SU956619A1

SU956619A1 - Process for chemical and heat treatment of products from iron and its alloys

Info

Publication number: SU956619A1
Application number: SU803002462A
Authority: SU
Inventors: Владимир Борисович Брик; Инна Николаевна Бойчук; Георгий Николаевич Закутин; Михаил Терентьевич Левчук
Original assignee: Институт технической теплофизики АН УССР
Priority date: 1980-11-11
Filing date: 1980-11-11
Publication date: 1982-09-07

Description

достаточно длительным, так как требует нагрева всей детали. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату вл етс способ по которому поверхность издели под ( вергают многократному импульсному нагреву струей насыщающего г&за, ис кающей с надкритической скоростью (сверхзвуковой), котора попадает непосредственно на поверкность обра батываемого издели ..Предварительны нагрев струей позвол ет проводить необходимую степень диссоциации жид ких сред с целью получени насыщающего газа оптимальных составов. При этом стру газа вл етс источником энергии и насыщающей средой одновре менно, поэтому обработке могут подв гатьс издели различной фОрмы, Ско рость процесса наснащени по описанному способу увеличиваетс за счет ускорени диффузионных процессов в поверхностном слое в услови х бол ших знакопеременных градиентов температур , что приводит к к повышению эффективности процесса в целом 2. Однако этот способ требует эмпирического подбора длительности прогрева издели (например, в случае цементации железа температура насыщени составл ет 900-950°С) при надкритической (сверхзвуковой) скорости истечени газовой струи, что усложн ет его реализацию. Недостатком указанного способа вл етс также то, что он не позвол ет производить нагрев издели до высоких температур (температуры обра ботки изделий по известному способу не превышают 650°С). Цель изобретени - интенсификаци процесса КТО изделий из железа и сплавов на его основе. Поставленна цель достигаетс те что. струю насыщающего газа предварительно нагревают до температуры существовани (f -модификации. Цементаци железа и сплавов на его основе обычно происходит при ЭОС-ЭЗО С (реже температура достигает , так как при этой темпе ратуре происходит быстрый рост зерна , привод щий к снижению температуры перехода металла в хрупкое состо ние). . Несмотр на сравнител но высокие температуры, процесс КТО происходит в области j-Fe, обладающей наиболее плотной ГЦК структу рой и имеющей относительно низкие значени эффективных коэффициентов диффузии. Таким образом, дальнейшее повышение температуры не представл етс целесообразным, необходимо радикаль ное возрастание коэффициента диффузии , значительно превышающее то, кдтррое следует из экспоненциальной зависимости O, o.expC-0/RT) . Така возможность дл железа и сплавов на его основе имеетс , поскольку железо обладает уникальной последовательностью полиморфных превращений: ОЦК-ГЦК-ОЦК. При в железе вновь образуетс рыхла ОЦК структура , и значени эффективных коэффициентов диффузии в этой области ОЦК-Fe существенно возрастают, что приводит к интенсификации процесса ХТО. Таким образом, интенсификаци процесса ХТО и увеличение значений , эффективных коэффициентов диффузии при переходе у-Ре.(ТЦК) В «/-Ре (ОЦК) происходит не только за рчет возрастани температуры, но также за счет перехода из плотноупакованной ГЦК структуры в рыхлую ОЦК структуру. Необходимо отметить, что резкое увеличение коэффициента диффузии и интенсификаци процесса ХТО при переходе из -Ре в c/-Fe не сопровождаетс ростом зерна, так как при этом происходит фазова перекристаллизаци , котора мржет приводить даже к измельчению аустенитного зерна, причем дополнительное измельчение (фрагментаци ) зерен происходит при обратном Ре переходе (при охлаждении). П р и м е р. Испытани провод т на образцах технического железа и стали 12Х2НЗМА.. Новый способ ХТО , был апробирован на экспериментальной установке, включающей герметичную рабочую камеру, в которую помещали исследуемые образцы размером 10x10x5 мм, и систему подачи насыщающего газа. Последн состоит из баллона с насыщающим газом (природный газ 92-97% СН), змееви-. ка, где газ может нагреватьс до заданной температуры, и сопла дл подачи газа на образец. Подача осуществл етс таким образом, что газ из сопла попадает непосредственно на поверхностоь образца с заданной температурой и заданным расходом. Таким образом, нагрев поверхности образца производитс за счет энергии струи газа. Испытани нового способа ХТО провод т в два этапа. В первом (режим Т) разогрев поверхности образцов довод т до 1410С, т.е. до температуры существовани высокотемпературной сЛ-модификации. Во втором - до (дл технического железа) и до (дл стали 12Х2НЗМА). Данные о режимах и глубине сло насыщени , а также о размере зерна приведены в таблице.long enough as it requires heating the entire part. The closest to the proposed technical essence and the achieved result is the way in which the surface of the product under (cast multiple pulse heating with a jet of saturating g & looking for with a supercritical velocity (supersonic), which falls directly on the measurement of the processed product .. Preheating the jet allows the necessary degree of dissociation of liquid media in order to obtain optimal compositions for saturating the gas, while the gas jet is a source of energy and at the same time, therefore, processing of different shapes can be applied to the processing process. The rate of the process according to the described method is increased due to the acceleration of diffusion processes in the surface layer under conditions of large alternating temperature gradients, which leads to an increase in the efficiency of the process as a whole. However, this method requires an empirical selection of the heating time of the product (for example, in the case of cementation of iron, the saturation temperature is 900-950 ° C) with supercritical (supersonic) speed grow expiration gas jet, which complicates its implementation. The disadvantage of this method is that it does not allow the product to be heated to high temperatures (the temperature of processing products by a known method does not exceed 650 ° C). The purpose of the invention is to intensify the process of CTO of products from iron and alloys based on it. The goal is achieved by those that. a jet of saturating gas is preheated to the temperature of existence (f-modification. Cementation of iron and alloys based on it usually occurs at EOS-EZO C (less often the temperature reaches, since at this temperature a rapid grain growth occurs, leading to a decrease in the metal transition temperature). fragile state.) Despite relatively high temperatures, the CTO process occurs in the j-Fe region, which has the most dense fcc structure and has relatively low effective diffusion coefficients. way, the further temperature rise is not expedient is necessary Noe radical increase in the diffusion coefficient is much greater than what follows from kdtrroe exponential dependence O, o.expC-0 / RT). Such an opportunity for iron and alloys based on it exists because iron has a unique sequence of polymorphic transformations: bcc-fcc-bcc. When the lumpy bcc structure is again formed in the iron, the values of the effective diffusion coefficients in this region of bcc-Fe increase substantially, which leads to the intensification of the XTO process. Thus, the intensification of XTO process and the increase in the values of effective diffusion coefficients in the transition of y-Fe. (TCT) V / Pe (BCC) occurs not only because of the increase in temperature, but also due to the transition from a close-packed FCC structure to a loose one. structure. It should be noted that a sharp increase in the diffusion coefficient and intensification of the XTO process during the transition from -Pe to c / -Fe is not accompanied by grain growth, as this results in phase recrystallization, which even leads to a crushing of austenitic grain, and additional grinding (fragmentation) Grains occurs during the reverse Re transition (during cooling). PRI me R. The tests were carried out on samples of technical iron and steel 12X2NZMA. A new XTO method was tested on an experimental setup, including a pressurized working chamber into which test samples 10x10x5 mm in size were placed, and a saturating gas supply system. The latter consists of a cylinder with saturating gas (natural gas 92-97% CH), serpentine. A gas can be heated to a predetermined temperature, and a gas nozzle to the sample. The supply is carried out in such a way that the gas from the nozzle flows directly onto the surface of the sample with a given temperature and a given flow rate. Thus, the surface of the sample is heated by the energy of the gas jet. The tests of the XTO method are carried out in two stages. In the first (mode T), the heating of the sample surface is adjusted to 1410С, i.e. to the temperature of the existence of high-temperature CL modification. In the second - before (for technical iron) and before (for steel 12Х2НЗМА). Data on the modes and depth of the saturation layer, as well as on the grain size are given in the table.

Как следует из приведенных данных , новый способ химико-техничес-. кой обработки, предусматривающий насыщение в. газовой среде СН4 в области высокотемпературной рыхлой сЛ -модификации технического железаAs follows from the above data, the new method of chemical-technical. which processing involves saturation c. gas environment CH4 in the field of high-temperature loose SL-modification of technical iron

и сплавов на его основе, приводит к значительному увеличению скорости насыщени по сравнению с насыщением в области плотноупакованной 2Г -модификации.. .and alloys based on it, leads to a significant increase in the rate of saturation as compared with saturation in the region of a close-packed 2G modification.

Из таблицы также видно, что при насыщении в. области сЛ-модификации за счет у cf- переходов практически не наблюдаетс -роста зерен, в то врем как при насыщении в облас .ти f -модификации наблюдаетс заметный рост зерна.From the table it is also seen that with saturation in. SL-modification areas due to cf-transitions are practically not observed -growth of grains, while with saturation in the region of f-modification there is a noticeable grain growth.

Таким образом, хИмико-термическа обработка изделий из железа и сплавов на его основе в области высокотемпературной d -модификации с ОЦК структурой вл етс благопри тной, так как достигаютс чрезвычайно высокие скорости диффузии насыщени ,поскольку процесс происходитпри высоких температурах в решетке с рыхлой структурой, что ведет к значительному сокргоцению длительности КТО (в 10 и более раз), и предотвращаетс аномальный рост аустенитного зерна из-за прохождени д: еУ ГЦКгОЦК) перехода , причем обратный переход может привести даже к измельчению (фрагментации) зерна.Thus, the chemical treatment of iron products and alloys based on it in the high-temperature d -modification with a bcc structure is beneficial, since extremely high diffusion rates of saturation are achieved, since the process occurs at high temperatures in a lattice with a loose structure, which leads to a significant reduction in the duration of KTO (10 or more times), and anomalous growth of austenitic grain is prevented due to the passage of the transition, and even the reverse transition can result to the grinding (fragmentation) of the grain.

2525

Claims

Invention Formula

The method of chemical-thermal processing of products from iron and its alloys,

30 which involves treating the surface of the product with a stream of saturating gas flowing at a supercritical rate, characterized in that, in order to intensify the saturation process, the gas stream is preheated from the temperature to the existence of a high-temperature CL modification of iron and its alloys. Information sources,

40 taken into account in the examination

1, USSR Author's Certificate 268467, cl. C 23 C 9/00, 1970.

2. Author's certificate of the USSR 620511, C 23 C 11/10, 1978-.