Спосіб обробки сталевих виробів у газових середовищах

Спосіб обробки сталевих виробів у газових середовищах, що включає попереднє оксидування та наступну хіміко-термічну обробку, який відрізняється тим, що попереднє оксидування ведуть у потоці повітря при температурі 8001000°С протягом 10 хвилин, після чого проводять короткочасну цементацію Винахід відноситься до металурги, конкретно до засобу прискорення хіміко-термічної обробки (ХТО) сталей, і може бути використаний при короткочасній цементації сталевих виробів Існують способи попередньої обробки сталевих виробів, в основу яких покладено різні варіанти окислення зовнішнього шару для прискорення дифузійних процесів Відомий спосіб оксидування поверхні металевих виробів при ХТО, який включає попереднє нанесення на поверхню виробу шару оксидів металу та насичення їх поверхні азотом у газовому середовищі при 500 - 800°С [1] Незручність цього способу полягає в одноразовому нанесенні оксидних сумішей і неможливістю впливати на сам процес Дослідження впливу попереднього оксидування при ХТО сталевих виробів показали, що після оксидування швидкість насичення збільшується на 30% і більше при формуванні шарів товщиною до 1,0мм Проте прискорення насичення спостерігається тільки для нітроцементацм та азотування, при цементації цього не відбувається [2, 3] Найбільш близьким по технічній суті та досяжного результату є спосіб обробки сталевих виробів у газових середовищах, що включає попереднє оксидування поверхні водяною парою при 500 550°С протягом ЗО - 60 хвилин та наступну нітроцементацію, наслідком чого є підвищення поверхневої твердості та збільшення товщини дифузійного шару [4], який ми приймаємо в якості прототипу При цементації даний спосіб не демонструє необхідного результату В основу винаходу покладена задача створення такого способу обробки сталевих виробів у газових середовищах перед короткочасною ХІМІКО термічною обробкою, який би забезпечував одержання дифузійного шару більшої товщини з рівномірним розподілом його твердості Поставлена задача вирішується тим, що в способі обробки сталевих виробів у газових середовищах, який включає попереднє оксидування та наступну хіміко-термічну обробку, згідно винаходу попереднє оксидування ведуть у потоці повітря при температурі 800 - 1000°С протягом 10 хвилин, після чого проводять короткочасну цементацію При проведенні способу при нижчих температурах цементація не проходить Вибір такої атмосфери дозволяє збільшити товщину дифузійного шару в 1,5 - 2,0 рази для сталевих виробів при короткочасній ХТО Приклад 1 Досліджували суцільні циліндричні зразки стЮ діаметром 10мм і довжиною 25мм після короткочасного попереднього оксидування в різних насичених киснем середовищах (пара води, кисень тощо) Нагрівання здійснювали в спеціальній термопечі Основна частина печі - корпус з нержавіючої сталі, в якому знаходиться циліндрична піч з ніхромовою обмоткою Піч забезпечує нагрівання зразка до необхідної температури, яка контролюється термопарами Попереднє оксидування здійснювали при температурі 800°С протягом 10 хвилин у таких атмосферах - пара води (подача здійснювалась за рахунок власного тиску водяної пари), - пара спирту (була використана суміш спирту та дистильованої води в пропорції 1 1), - кисень (подавався під невеликим тиском з балону), 00 ю (О ю 54658 - в потоці повітря (використовувався компрепературі 900°С сор, який забезпечував тиск до ЮкПа) Обробка та дослідження зразків проводились за умовами, аналогічними до прикладу 1 Після оксидування робочу атмосферу заміняНа фіг 7 наведено розподіл мікротвердості від ли на пропан-бутанову без зміни температури печі поверхні в глибину зразків, отриманих у результаті і проводили цементацію зразків При роботі з кискороткочасного оксидування в потоці повітря пронем пічну камеру короткочасно (менше 1 хвилини) тягом 1-10 хвилин та наступної газової цементапродували аргоном ції протягом 3 годин, 2 - ЗО хвилин та наступної Після ХТО загартування зразків не проводигазової цементації протягом 3 годин Приведені лось результати вказують на негативний вплив більш Після остигання зразки вилучались з печі, витривалої обробки оксидуванням, яка проведена за готовлялись металографічні шліфи, травлення їх вказаних умов здійснювалось у 3%-ому розчині азотної кислоти в етиловому спирті (Змл кислоти на 97мл спирту) Приклад 3 Досліджували суцільні циліндричні Фотографування мікроструктури проводили призразки стЮ діаметром 10мм і довжиною 25мм пісбором Neophot-2 ля короткочасного попереднього оксидування в потоці повітря протягом 10 хвилин та наступної Для оцінки механічних властивостей викорисцементації протягом 3 годин товувався метод вимірювання мікротвердості приладом ПМТ-3 (навантаження 50г) Попереднє оксидування здійснювали при температурі 1000°С Отримані дані порівнювали з даними безпосеОбробка та дослідження зразків проводились редньої цементації в газовій атмосфері пропанза умовами, аналогічними до прикладу 1 бутану Технічним результатом запропонованого споНа фіг 1 зображено розподіл мікротвердості собу є прискорення цементації, а саме збільшення від поверхні в глибину зразків, отриманих у ретовщини дифузійного шару в 1,5 - 2,0 рази, при зультаті короткочасного оксидування протягом 10 цьому в якості насиченої киснем атмосфери обрахвилин і наступної цементації протягом 4 годин, де не повітря, яке подають під тиском в якості окислювача використовувалися 1- звичайна цементація, 2 - потік повітря, 3 - пара води, Джерела інформації, які використані при упо4 - пара спирту, 5 - кисень Додатково на фіг 2 - 6 рядкуванні заявки наведена мікроструктура цементованого шару 1 А с 1740491 СССР 1992, Бюл изобр №22, після короткочасного оксидування протягом 10 МКИ С23С8/24 Заявка №4670274/02 30 03 89 хвилин і наступної цементації протягом 4 годин, де Авторы С В Горанков, И М Ковицкий Способ в якості окислювача використовувалися фіг 2 ХТО металлических изделий просто цементація, фіг 3 - пара води, фіг 4 - потік 2 Лахтин Ю М , Коган Я Д , Кольцов В Е , Бойповітря, фіг 5 - пара спирту, фіг 6 - кисень (хбЗ ) назаров У Р Влияние предварительного оксидирования на процессе кратковременного азотироВимірювання мікротвердості та металографічвания //МиТОМ 1993 №3 С 31-33 не вивчення шліфів зразків виявили, що попередня обробка потоком повітря протягом 10 хвилин 3 Тихонов А К , Криштал М А Интенсификаведе до збільшення товщини дифузійного шару в ция цементации (нитроцементации) в массовом 1,5-2,0 рази производстве //МиТОМ 1991 №6 С 26-28 4 А с 1788081 СССР 1993, БИ №2, МКИ Приклад 2 Досліджували трубчасті зразки ЗОС23С8/28, С23С13/02 Заявка №4878263/02, ВНІШНІМ діаметром 6мм і товщиною стінки 0,7мм 29 10 90 А К Тихонов, М А Криштал и др Способ після короткочасного попереднього оксидування в обработки стальных изделий в газовых средах потоці повітря протягом 10 та ЗО хвилин та насту(прототип) пної цементації протягом 3 годин Попереднє оксидування здійснювали при тем 15 . товщина, ми ФІГ. 1 54658 Фіг. 2 Фіг. 4 ?