Склад для азотування сталевих та титанових виробів

Склад для азотування сталевих та титанових виробів, що включає меламін, який відрізняється тим, що він додатково містить фтористий натрій при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: меламін 97-95, фтористий натрій 3-5. (19) (21) u200900225 (22) 13.01.2009 (24) 10.07.2009 (46) 10.07.2009, Бюл.№ 13, 2009 р. (72) КОСТИК ВІКТОРІЯ ОЛЕГІВНА, ЛІТУС КАТЕРИНА ОЛЕКСАНДРІВНА (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ" 3 42478 тривалості і без застосування шкідливого для здоров'я людей газу, як аміаку. Від прототипу склад азотування сталевих та титанових виробів, що заявляється, відрізняється тим, що додатково міститься фтористий натрій при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: меламін (C3H6N6) 97-95, фтористий натрій (NaF) 35. Меламін представляє собою органічну азотовмісну речовину дисперсного порошку білого кольору, який має хімічну формулу: N = C(NH2)N = C(NH2)N = CNH2 (1) або структурно: ність насичення не підвищується, тому немає сенсу збільшувати його кількість. При вмісті активатора (NaF) менше 3% зменшується товщина азотованого шару, що знижує експлуатаційні властивості виробів. В результаті використання складу азотування деталей зі сталей та титанових сплавів, який заявляється, забезпечується отримання технічного результату, що полягає у збільшенні глибини дифузійних шарів завдяки насиченню поверхні деталей атомарним азотом і вуглецем при зниженні часу й трудомісткості процесу азотування виробів, особливо деталей складної конфігурації, значна економія енерговитрат завдяки одночасного поєднання проведення азотування зі старінням залізних та титанових сплавів. Завдяки використанню меламіну 97-95% і фтористий натрій 3-5% при азотуванні дозволяється значно спростити технологічний процес: не готувати складні суміші, не наносити обмазки з подальшою сушкою на поверхню деталей та не потребує додаткового дорогого устаткування, що в свою чергу значно прискорює та спрощує процес азотування, відбувається значна економія електроенергії та економічність. Також замість 10-15% атомарного азоту з поверхнею виробу реагує до 70% вільних радикалів азоту, а завдяки тому, що до складу не входять зв'язувальні компоненти, поверхня контактує більш активно та може адсорбувати значно більшу кількість атомарного азоту, що приводить до збільшення швидкості формування дифузійного шару та його загальної глибини. Процес хіміко-термічної обробки здійснювали таким чином. Для азотування сталевих та титанових зразків (08кп, 18Х2Н4МА, 40Х, ХВГ, ВТ1-0, ВТ3-1, ВТ-8) готували порошкоподібну суміш в заданій пропорції. Перед азотуванням поверхню досліджуваних зразків очищали від слідів окалини, іржі, мастила та інших забруднень. В контейнер насипали меламін та буру в заданому співвідношенні, поміщали зразки і герметизували контейнер, який потім нагрівали в камерній печі до температури 550°С протягом 4 годин. Склад для азотування сталевих та титанових виробів і результати металографічних досліджень після хіміко-термічної обробки приведені в таблиці. N C C N H2N NH2 N C NH2 , 4 (2) Відсотковий вміст кожного з атомарних елементів, які утворюють меламін, розраховано за формулою 3: M × 100 (3) x= m де М - молярна маса елементів; m - атомарна маса елементів. Вміст атомарного азоту складає 66,67%, атомарного вуглецю 28,57%, тому пропонований склад дозволяє насичувати деталі зі сталей та титанових сплавів одночасно азотом і вуглецем. Меламін C3H6N6 представляє собою органічні безкольорові кристали, температура плавлення яких складає 354°С. При нагріві вище цієї температури відбувається розпад меламіну з утворенням вільних радикалів азоту та мелема С3Н6N10 (аморфна речовина сірого кольору), вище 450°С мелем також розлагається з виділенням додаткових вільних радикалів азоту. Сумарна кількість вільних радикалів азоту при азотуванні з використанням меламіну до 70%, які у подальшому утворюють дифузійні шари на деталях зі сталей та титанових сплавів. Фтористий натрій додається в суміш кількістю 3-5% для активації процесу азотування. При збільшенні вмісту активатора (NaF) більше 5% актив Таблиця Склад Прототип меламін буpa етиловий спирт Заявляємий 1) меламін фтористий натрій 2) меламін фтористий натрій 3) меламін фтористий натрій Кількість, мас. % 10-15 5-10 75-85 98 2 97-95 3-5 93 7 Товщина дифузійного шару, мкм 40Х ХВГ ВТ 1-0 ВТ3-1 08кп 18Х2Н4МА ВТ8 130 260 250 235 35 25 20 104 125 117 140 118 105 96 225 520 450 550 235 221 210 227 521 452 553 237 223 211 5 42478 Аналіз даних аналога і прототипу свідчать про те, що запропонований склад у порівнянні з відомими дозволяє значно інтенсифікувати процес насичення поверхні залізних та титанових сплавів атомарними азотом і вуглецем зі збільшенням дифузійних шарів. В процесі азотування з використанням органічної речовини не спостерігається виділення токсичних сполук, що забезпечує екологічну чистоту всього технологічного процесу. Із приведених результатів витікає, що застосування пропонованого складу для азотування сталевих та титанових виробів забезпечує у порівнянні з відомими такі переваги: - збільшує швидкість отримання дифузійних шарів в 1,7-2,5 рази для сталей і в 6,7-10,5 рази для титанових сплавів; - суттєво спрощує і знижує трудомісткість процесу при значній економії електроенергії за рахунок виключення спеціального приготування складу сумішей, використання додаткового дорогого термічного обладнання; - можливість проведення процесу азотування без спеціального устаткування і без застосування захисних атмосфер; - підвищує технологічність і поліпшення умов праці; - дозволяє повністю відійти на виробництві від використання дорогого та шкідливого для здоров'я Комп’ютерна верстка А. Крулевський 6 людей газу аміаку; - відбувається значна економія енерговитрат завдяки одночасного поєднання проведення азотування зі старінням сплавів. Застосування пропонованого складу для азотування сталевих та титанових виробів забезпечує інтенсифікацію насичуючої здібності складу, підвищення експлуатаційних властивостей виробів, простоти, технологічності, зниження трудомісткості процесу і поліпшення умов праці при насичені поверхні деталей азотом і вуглецем, а також значну економію енерговитрат завдяки одночасного поєднання проведення азотування зі старінням сплавів. У сукупності ці переваги забезпечать значний технологічний, екологічний, соціальний та економічний ефекти. Джерела інформації 1. №1147768 СССР. МПК7 С23С 8/32 // Состав для цианирования стальних деталей. Заявка №3614045/22-02, дата опубликования 30.03.85. 2. №1 836484 СССР. МПК7 С23С 8/24 // Фридрих Прайсер (ДЕ). Способ нанесения нитридных слоев на детали из титана и его сплавов. Заявка 5001026/02, дата опубликования 23.08.93. 3. №31768 А Україна. МПК7 С23С 8/26 // Спосіб азотування сталевих виробів. Заявка №98105704, дата публікації 15.12.2000. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601