Спосіб газового азотування деталей із інструментальних сталей
Л.А.Мігачова, Б.Ф.Трахтенберг, Є.А.Якубович та М.С.Кеніс
° Е:».:1 i. Ë с. . (72) Автори мзобретення
Бйг "1С., ГБ" *.
З ІЯСТГУМЕНТАЛЬНИХ СТАЛІВ
Винахід відноситься до способів хіміко-термічної зміцнюючої обробки інструментальних сталей, переважно штампового призначення.
Здебільшого авт. св. У 775175 відомий спосіб газового азотування деталей інструментальних сталей. Цей спосіб включає нагрівання до температури насичення, витримку при цій температурі в середовищі, що насичує, H подальшу витримку в середовищі інертного газу. Витримку в насищакиці середовищі ведуть 30-60 хв, а в інертній атмосфері 20-40 хв при температурі на 100-150 С вище температури насичення. Витримки в насищакицьому середовищі та інертному газі послідовно повторюють 2-5 рае і закінчують обробку в насичувальній атмосфері (1);
Відомий спосіб сприяє збільшенню глибини азотованого шару проте в принципі не виклю2 чає утворення тендітної 8-фази на етапі завершакшвюх витримок. у насичувальному середовищі. Незважаючи на те, що в процесі повторних витримок (25 pas) нітридна сітка з Я- та
В-фаз дробиться, наявність їх погіршує якість азотованого шару.
Утворення с-фази навіть у невеликій кількості різко гальмує дифузію азоту і перешкоджає збільшенню глибини зміцненого шару, тобто. воеможності методу реалізуються в повному обсязі. Відомий спосіб не створює умов для інтенсифікації процесу азотування, так
15 як не вказує оптимального співвідношення тривалостей витримок, що повторюються, в насичуюцей і інертній середовищі. Зокрема, при використанні способу не можна вирішити задачу створення зміцненого шару максимальної глибини на найбільш короткий час без зниженняякості шару.
Мета винаходу вЂ" інтенсифікація процесу азотування та підвищення якості азотованого шару.
Укаеанна мета досягається тим, що в способі газового азотування деталей з інструментальних сталей витримки в насичувальному середовищі та інертному газі ведуть з послідовним зменшенням тривалості, причому співвідношення між тривалістю наступної III попередньої витримки підтримують в межах 0,5-0,85.
На етапі першої витримки в середовищі, що насичує, при температурі азотування 580 С утворюється шар ієна-Is насиченого * -розчину, товщина якого збільшується в часі.
Верхня межа часу насичення вибирається з умови утворення на поверхні тендітної сфази, поява якої різко гальмує дифузію азоту. Ступінь насичення 4 -розчину азотом зростає в період першої витримки, -тому тривалість наступних витримок слід зменшити.
Інакше, тобто. за збереження рівних тривалостей витримок, можливе зростання рівня концентрації азоту в с4 -розчині до величини, відповідної появі фази. Крім того, підвищення вмісту азоту в шарі сприяє збереженню залишкового аустеніту після загартування, що також знижує якість шару.
Кожну витримку в середовищі, що насичує, ведуть протягом 30-б0 хв і повторюють витримки 2-5 разів.
Якщо співвідношення тривалостей наступної та попередньої витримки менше 05 інтенсивність азотування знижується і за 2-5 витримок не вдається досягти бажаної глибини азотованого шару, тобто. 0,25-
0,30мм. Якщо ж тривалість наступної витримки знижується незначно і співвідношення тривалостей підтримується вище 0,85, це призводить до погіршення якості (зниження мікротвердості) азотованого шару
SO еа рахунок появи-Фази.
Зміна тривалості витримки в інертному середовищі у відомих межах практично не впливає на глибину аеотованого шару та мікротвердість, тому доцільно витримки в інертному середовищі вести з постійною тривалістю.
приклад. Плоскі зразки зі сталі 4ХЗВМФ піддають обробці в середовищі аміаку та аргону в шахтній печі типу СШОЛ. Азотування проводять при 580 С. Після заміни середовища, що насичує, аргоном температуру підвищують до 680 С і витримують зразки
20 хв. Витримки серед насьпцающего і інертного газів повторюють 2-3 разу. Процес закінчують у насичувальній атмосфері та охолоджують зразки разом з піччю до 200 С. Обробку повторюють на аналогічних зразках 3 рази, при цьому співвідношення тривалостей наступної та попередньої витримки підтримують послідовно
0,4-0,8-0,9. Одночасно проводять обробку зразків за відомим способом.
Результати порівняльного дослідження наведено у таблиці.
Як видно з таблиці, пропонований спосіб забезпечує максимальне значення глибини азотованого шару 0,325 мл і поверхневої мікротвердості 1000-1100 кгс/ям, якщо співвідношення тривалостей наступної і попередньої витримок в яас пцающей середовищі становить 0,8, тобто. знаходиться у межах 0,5-0,85. При невиконанні цієї умови знижується глибина азотованого шару до
0,178 мм і погіршується його якість1 так як поверхнева мікротвердість падає до 950 кгс/мм2.
Таким чином, пропонований спосіб дозволяє інтенсифікувати процес азотування в 15 рази, тобто. досягти більшої глибини азотованого шару без збільшення тривалості процесу. Глибина шару возра-. стає на 127 проти відомим способом, у своїй час азотування становить 120-122 хв.
Пропонований спосіб дозволяє такожскоротити загальний час витримки в насичувальному середовищі, необхідне отримання азотованого шару заданої товщини. За відомим способом для отримання шару завтовшки
0,285 мм потрібно триразова витримка в аміаку тривалістю 40 хв, тобто. 120 хв. При використанні запропонованого способу товщина шару
0,285 мм досягається двома витримками тривалістю 50 і 35 хв, тобто. загальний час азотування скорочується на 307.