Спосіб хіміко-термічного оброблення виробів з інструментальних сталей

Спосіб хіміко-термічного оброблення виробів з інструментальних сталей, який включає нагрівання до температури оброблення в ендотермічній атмосфері з домішуванням аміаку, витримку при цій температурі в атмосфері, що містить азот, та охолодження виробів, який відрізняється тим, що нагрівання до температури оброблення здійснюють за два етапи, спочатку до температури 480 - 500°С в середовищі ендогазу, потім до температури 560 - 580°С в середовищі, що складається з 50 % аміаку та 50 % ендогазу, а витримку при цій температурі і цьому складі середовища виконують протягом 0,5 - 1,0 години, потім при цій же температурі та газовій суміші, яка складається з 25 % аміаку та 75 % азоту, здійснюють витримку 0,5 -1,0 години, після чого охолоджують вироби до температури 480 - 500°С в газовій суміші, яка складається з 10 % аміаку та 90 % азоту, і витримують при температурі в атмосфері азоту 1,5 - 2,0 години Винахід стосується машинобудування та може бути використаним в різних галузях промисловості при хіміко-термічному обробленні виробів з інструментальних сталей, переважно при кінцевому обробленні виготовленого ріжучого та штампового інструменту Відомий спосіб двоступеневого газового азотування сталевих виробів, що включає оброблення в диссоцюваному аміаку при двох ступенях нагрівання [1] Однак, відомий спосіб є порівняно довготривалим та малопродуктивним процесом, а також не забезпечує високої якості оброблення Відомий також спосіб нітроцементування деталей з тепломіцних сталей в ендотермічній атмосфері з домішками природного газу та аміаку [1] Вказаний спосіб не забезпечує підвищення ЗНОСОСТІЙКОСТІ поверхневого шару виробів з інструментальних сталей та є довготривалим процесом В основу винаходу поставлена задача шляхом зміни режимів оброблення забезпечити підвищення СТІЙКОСТІ інструменту та скоротити терміни його оброблення Поставлена задача досягається тим, що в способі хіміко-термічного оброблення виробів з інструментальних сталей, який включає нагрівання до температури оброблення в ендотермічній атмосфері з домішуванням аміаку, витримку при цій температурі в атмосфері, що містить азот, та охолодження виробів, новим є те, що нагрівання до температури оброблення здійснюють за два етапи, спочатку до температури 480-500°С в середовищі ендогазу, потім до температури 560-580°С в середовищі, що складається з 50% аміаку та 50% ендогазу, а витримку при цій температурі і цьому складі середовища виконують на протязі 0,5-1,0 години, потім при цій же температурі та газовій суміші, яка складається з 25% аміаку та 75% азоту здійснюють витримку 0,5-1,0 години, після чого охолоджують вироби до температури 480-500°С в газовій суміші, яка складається з 10% аміаку та 90% азоту, і витримують при цій температурі в атмосфері азоту 1,5-2,0 години На фіг в загальному вигляді зображений процес газового хіміко-термічного оброблення Процес здійснюють таким чином Ретельно знежирені вироби поміщають в приспособу та саджають до печі Потім, після продування азотом до печі подають ендогаз в КІЛЬКОСТІ 1 об'єм печі за годину при тискові в печі 60-80мм водяного стовпчика Вмикають піч на розігрівання та нагрівають до температури 480-500°С Ендогаз подають з точкою роси -3-5°С, пропускаючі його (О о о ю 50206 через осушувач (сілікогель або ш ) При досягненні температури 480-500°С до печі подають газову суміш, що складається з 50% аміаку і 50% ендогазу, та здійснюють нагрівання до температури 560-580°С Витримку при температурі 560-580°С та складі середовища -50% аміаку +50% ендогазу здійснюють в залежності від перерізу оброблюваних виробів 0,5-1,Огод , після того при цій же температурі і газовій суміші, що складається з 25% аміаку і 75% азоту витримують 0,51год Потім вироби охолоджують до температури 480-500°С в газовій суміші, що складається з 10% аміаку і 90% азоту При температурі 480-500°С подавання аміаку припиняють та здійснюють витримку 1,5-2,0 годин в атмосфері азоту, після чого деталі охолоджуються разом з піччю до температури 150°С, а потім піч відкривають та дістають готові вироби Всі ВИДИ технологічних газів подають до печі через осушувач КІЛЬКІСТЬ газів, що подаються до печі, в кожному складі становить в сумі 1 об'єм печі за годину Колір виробів після закінчення процесу має сірувато-голубуватий ВІДТІНОК, ЩО відповідає товарному вигляду Дякуючи використанню при нагріванні ендогазу (97%N2, 2,9%H2, 0,04%СО, СО2 - решта), який забезпечує захистно-відновлювальні функції, на початку процесу сталь інтенсивно насичується переважно вуглецем на глибину, необхідну для формування карбідної зони На другій стадії нагрівання,при досягненні температури 480-500°С, до пічної атмосфери вводять аміак (50%І\ІНз+50% ендогаз), внаслідок чого поверхня виробів насичується азотом На першому етапі витримки ендогаз присутній разом з аміаком, а вже на другому етапі витримки змінюють склад газового середовища (25%NH3+75%N2) Таке оброблення сприяє утворенню на поверхні виробів карбонітридного шару завтовшки 10-15мкм Подальше охолодження виробів в атмосфері, що складається з 90%N2 та 10%І\ІНз, а потім витримка при температурі 480500°С на протязі 1,5-2,0 години в атмосфері азоту викликає дифузію та розпад карбонітридної шкоринки, зменшуючі крихкість, та не зменшуючі твердість поверхневого шару Витримки в азоті менш 1,5 години позбавляють повністю поверхневої крихкості, а більше 2-х годин викликають зниження твердості Спосіб хіміко-термічного оброблення, що заявляється, грунтується на поступовому зниженні при обробленні процентного вмісту аміаку (50%,25%,10%,0%) та збільшенні процентного вмісту азоту (75%,90%,100%), що дозволяє рівномірно розподілити в тонкому поверхневому шарі всі утворення, леговані азотом та вуглецем, стабілізувати гетерофазний шар та за рахунок цього покращити експлуатаційні характеристики виробів Так, при хіміко-термічному обробленні інструменту з швидкоріжучих сталей по 'пропонованому способу, виключаються випадки лущення та сколювання, поверхня стає менше зчешпо-ваною з оброблюваним металом, виключаються випадки наволочення металу Приклад Здійснюють хіміко-термічне оброблення виробів (метчиків М8) зі сталі Р6М5 Встановлюють поверхньо знежирені метчики до спеціальної приспособи та поміщають до печі Потім після продування азотом до печі подають ендолгаз в КІЛЬКОСТІ 1 об'єм печі за годину, при тиску в печі 70мм водяного стовпчика Вмикають піч на розігрів та нагрівають її до температури 490±10°С Ендогаз подають з точкою роси -3°С, пропускаючі його попередньо через сілікогель При досягненні температури 490±10°С до печі подають газове середовище, що складається з 50% аміаку та 50% ендогазу і здійснюють подальше нагрівання до температури 570±10°С При температурі в печі 570±10°С та складі газового середовища 50%І\ІНз+50% ендогазу здійснюють витримку на протязі 40хв , після чого при тій же температурі і газовій суміші, що складається з 25%NH3+75%N2 здійснюють витримку 40хв Потім ПІЧ З виробами охолоджують до температури 490±10°С з додаванням газової суміші з 10%NH3+90%N2 При досягненні температури 490±10°С подавання аміаку припиняють та здійснюють витримку 1год 40хв в атмосфері азоту, після чого піч вимикають та вироби охолоджують разом з піччю до температури 150°С, а потім піч відкривають та достають готові вироби Для порівняння здійснювали хіміко-термічне оброблення метчиків М8 відомим способом згідно нижченаведеним режимам двоступеневого газового азотування [1] 1-й ступінь -температура 560°С, час 15год 11-й ступінь -температура 500°С, час 12год Випробування метчиків М8, здійснені при обробленні деталей зі сталі 5ХНМ, показують, що після оброблення по пропонованому способу їх СТІЙКІСТЬ збільшилась в 1,5-1,8 рази порівняно з відомим способом При цьому тривалість оброблення за пропонованим способом суттєво зменшена Джерела інформації 1 Ас СРСР №1014986, кл С23 С 11/16,1981р 2 А с СРСР №840196, кл С23 С 11/16,1979р 50206 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71