[go: up one dir, main page]

RU2124068C1 - Method of thermochemical treatment of parts - Google Patents

Method of thermochemical treatment of parts Download PDF

Info

Publication number
RU2124068C1
RU2124068C1 RU96109630A RU96109630A RU2124068C1 RU 2124068 C1 RU2124068 C1 RU 2124068C1 RU 96109630 A RU96109630 A RU 96109630A RU 96109630 A RU96109630 A RU 96109630A RU 2124068 C1 RU2124068 C1 RU 2124068C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
parts
cooling
oil
medium
nitrogenation
Prior art date
Application number
RU96109630A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96109630A (en
Inventor
В.К. Белоусов
В.А. Пискунов
Original Assignee
Конструкторское бюро "Арматура"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Конструкторское бюро "Арматура" filed Critical Конструкторское бюро "Арматура"
Priority to RU96109630A priority Critical patent/RU2124068C1/en
Publication of RU96109630A publication Critical patent/RU96109630A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2124068C1 publication Critical patent/RU2124068C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: method includes stepped nitrogenation of parts at 520 ± 10 and 540 ± 10 C and cooling them in dissociated ammonia medium to 400 C, then in 100% air medium with cooling rate no higher than 25 C/h to 180 C, after which parts are cooled in oil. Method enables corrosion resistance of parts to be increased by ca.1.2 times and also using commercial equipment available, improving technological effectiveness by combining oxynitrogenation, oxidation, nitrogenation processes into single continuous process, improved environmental purity, and reduced explosion hazard. EFFECT: enhanced process efficiency. 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии и предназначено для повышения стойкости стальных азотированных деталей против коррозии и может быть использовано в машиностроении, например, в экскаваторостроении, для деталей гидропривода (штока), вместо хромового гальванического покрытия. The invention relates to metallurgy and is intended to increase the resistance of steel nitrided parts against corrosion and can be used in mechanical engineering, for example, in excavation, for hydraulic drive parts (rod), instead of a chromium plating.

Известен способ газового азотирования стальных изделий по а.с. SU 852965A, 07.08.81, C 23 C 8/26, включающий обработку сначала в среде аммиака при 530 - 540oC, затем в смеси аммиака и пропан-бутана при равном их соотношении при 570 - 580oC с последующим охлаждением в масле.A known method of gas nitriding of steel products by AS SU 852965A, 08/08/81, C 23 C 8/26, including treatment first in ammonia at 530 - 540 o C, then in a mixture of ammonia and propane-butane with an equal ratio of 570 - 580 o C, followed by cooling in oil .

Недостатками известного способа являются:
наличие пор в нитридном слое, снижающих коррозионную стойкость азотированных деталей;
более высокие внутренние напряжения азотированного слоя после охлаждения с T = 570 - 580oC в масле, деформация и коробление снижают применяемость способа при изготовлении высокоточных (прецизионных) деталей.
The disadvantages of this method are:
the presence of pores in the nitride layer, which reduce the corrosion resistance of nitrided parts;
higher internal stresses of the nitrided layer after cooling with T = 570 - 580 o C in oil, deformation and warping reduce the applicability of the method in the manufacture of high-precision (precision) parts.

Цель изобретения - повышение коррозионной стойкости азотированных деталей путем оксидирования. The purpose of the invention is to increase the corrosion resistance of nitrided parts by oxidation.

Поставленная цель достигается тем, что в способе химикотермической обработки деталей, включающем ступенчатое азотирование и охлаждение в масле, азотирование проводят при температурах 520±10oC и 540±10oC, а охлаждение осуществляют в потоке диссоциированного аммиака до 400oC, затем в среде, содержащей 100% воздуха со скоростью охлаждения не более 25oC в час до 180oC, после чего осуществляют охлаждение в масле.This goal is achieved by the fact that in the method of chemothermal treatment of parts, including step nitriding and cooling in oil, nitriding is carried out at temperatures of 520 ± 10 o C and 540 ± 10 o C, and cooling is carried out in a stream of dissociated ammonia to 400 o C, then medium containing 100% air with a cooling rate of not more than 25 o C per hour to 180 o C, after which they are cooled in oil.

Выбранная предельная температура охлаждения 400oC в среде диссоциированного аммиака объясняется тем, что при этой температуре практически прекращается диссоциация аммиака (степень диссоциации 5-6%), в среде содержится незначительное количество водорода и при продувке воздухом исключается образование взрывоопасной кислородно-водородной смеси (гремучего газа).The selected limiting cooling temperature of 400 o C in a medium of dissociated ammonia is explained by the fact that at this temperature ammonia dissociation practically stops (degree of dissociation 5-6%), a small amount of hydrogen is contained in the medium and the formation of explosive oxygen-hydrogen mixture (explosive gas).

В то же время при этой температуре в воздушной среде протекают диффузионные процессы деазотирования и оксидирования с образованием на поверхности нитридного слоя оксикарбонитридной фазы и плотного слоя оксида Fe3O4.At the same time, at this temperature in the air diffusion processes of deazotization and oxidation occur with the formation of an oxycarbonitride phase and a dense layer of oxide Fe 3 O 4 on the surface of the nitride layer.

Поры нитридного слоя "залечиваются" оксидом. The pores of the nitride layer are healed with oxide.

На основании вышеизложенного режимы охлаждения с температурой выше 400" не исследовались. Based on the foregoing, cooling conditions with temperatures above 400 "have not been investigated.

Скорость охлаждения 25oC в час обеспечивает постепенное наращивание толщины плотной окисной пленки и повышение ее механической прочности.The cooling rate of 25 o C per hour provides a gradual increase in the thickness of the dense oxide film and increase its mechanical strength.

Увеличение скорости охлаждения уменьшает время образования оксидной пленки, ее толщины, механической прочности, снижает коррозионную стойкость. An increase in the cooling rate reduces the time of formation of the oxide film, its thickness, mechanical strength, and reduces the corrosion resistance.

Температура охлаждения в индустриальном масле 180oC определена температурой кипения индустриального масла. При погружении в масло деталей с такой температурой образуются пары масла, которые под давлением проникают в открытые мельчайшие поры окисной пленки и конденсируются там, закрывая поры.The cooling temperature in the industrial oil of 180 ° C. is determined by the boiling point of the industrial oil. When parts with such a temperature are immersed in oil, oil vapors are formed which, under pressure, penetrate into the smallest open pores of the oxide film and condense there, closing the pores.

Образующиеся пары масла в присутствии кислорода воздуха приводят к дальнейшему оксидированию азотированной поверхности, появлению насыщенного черного цвета, характерного для оксидированной поверхности. The resulting oil vapor in the presence of atmospheric oxygen leads to further oxidation of the nitrided surface, the appearance of a saturated black color characteristic of the oxidized surface.

Пример. Имитаторы штоков гидропривода (образцы в количестве 3 штук каждого варианта) ⌀ 36 мм, длиной 100 мм со шлифованной и полированной поверхностью из стали 40Х с твердостью 215 - 245 НВ подвергались химико-термической обработке по следующим режимам:
1. Предлагаемый способ.
Example. Hydraulic actuator rod simulators (samples in the amount of 3 pieces of each variant) ⌀ 36 mm, 100 mm long with a polished and polished surface made of 40X steel with a hardness of 215 - 245 HB were subjected to chemical-thermal treatment in the following modes:
1. The proposed method.

Азотирование в среде диссоциированного аммиака со степенью диссоциации 20 - 40% с выдержкой при 520 ±10oC в течение 9 ч и 540 ±10oC в течение 5 ч, охлаждение в потоке аммиака до 400oC, продувка реторты сжатым воздухом в течение 5 мин, охлаждение в воздушной среде со скоростью охлаждения 25oC в час до 180oC, охлаждение образцов в масле.Nitriding in a medium of dissociated ammonia with a degree of dissociation of 20-40% with exposure at 520 ± 10 o C for 9 h and 540 ± 10 o C for 5 h, cooling in an ammonia stream to 400 o C, blowing the retort with compressed air for 5 min, cooling in air with a cooling rate of 25 o C per hour to 180 o C, cooling of samples in oil.

2. Опытный способ. 2. Experienced method.

По предлагаемому с изменением скорости охлаждения, которая принималась 35oC в час.According to the proposed change in cooling rate, which was taken 35 o C per hour.

3. Известный способ I. 3. The known method I.

Азотирование в среде диссоциированного аммиака со степенью диссоциации 20-40% при 570±10oC в течение 14 ч, затем продувка кислородом и азотом до создания атмосферы, содержащей 35% кислорода и 65% азота (соотношение 1:3), выдержке в этой среде 6 с, охлаждение в воде путем напуска воды в реторту с образцами, отпуск в масле при 150oC в течение 40 мин.Nitriding in a medium of dissociated ammonia with a degree of dissociation of 20-40% at 570 ± 10 o C for 14 hours, then purging with oxygen and nitrogen to create an atmosphere containing 35% oxygen and 65% nitrogen (1: 3 ratio), exposure to this medium 6 s, cooling in water by pouring water into a retort with samples, tempering in oil at 150 o C for 40 minutes

4. Известный способ II. 4. The known method II.

Азотирование в среде диссоциированного аммиака со степенью диссоциации 20-30% при температуре 520oC ± 10oC в течение 14 ч с охлаждением до ≈ 40oC в потоке аммиака, перенос в электропечь и последующее термическое оксидирование в воздушной среде со ступенчатым нагревом и выдержках при 150 - 200oC, 350 - 400oC, 450 - 500oC в течение 30 мин в каждом температурном диапазоне и при 520oC в течение 1,34 ч.Nitriding in a medium of dissociated ammonia with a degree of dissociation of 20-30% at a temperature of 520 o C ± 10 o C for 14 h with cooling to ≈ 40 o C in a stream of ammonia, transfer to an electric furnace and subsequent thermal oxidation in an air environment with step heating and holdings at 150 - 200 o C, 350 - 400 o C, 450 - 500 o C for 30 min in each temperature range and at 520 o C for 1.34 hours

Для оценки коррозионной стойкости азотированных образцов в сравнении с хромированными гальваническому хромированию (Х40.тв) подвергались дополнительно 3 образца. In order to assess the corrosion resistance of nitrided samples in comparison with those chrome plated, an additional 3 samples were subjected to galvanic chrome plating (X40.tv).

Все образцы подвергались коррозионным испытаниям в камере влаги при температуре (55 ± 2)oC и относительной влажности 98 - 100% в течение 10 суток с конденсацией влаги на образцах.All samples were subjected to corrosion tests in a moisture chamber at a temperature of (55 ± 2) o C and a relative humidity of 98 - 100% for 10 days with moisture condensation on the samples.

Оценивался электродный потенциал, как косвенный показатель коррозионной стойкости. The electrode potential was evaluated as an indirect indicator of corrosion resistance.

В качестве агрессивной электролитической среды использовали 3% водный раствор NaCl. Потенциал определялся потенциометром Р-307. A 3% aqueous solution of NaCl was used as an aggressive electrolytic medium. The potential was determined by the potentiometer R-307.

Результаты испытаний приведены в таблице. The test results are shown in the table.

Анализ результатов коррозионных испытаний свидетельствует, что граничные значения заявленных параметров выбраны правильно. Увеличение скорости охлаждения более 25 град. в час ухудшает коррозионную стойкость. An analysis of the results of corrosion tests indicates that the boundary values of the declared parameters are selected correctly. An increase in the cooling rate of more than 25 degrees. per hour degrades corrosion resistance.

Непрерывное проведение процессов азотирования и оксидирования в одной печи, простота регулирования процесса по температурным и газовым параметрам свидетельствуют о высокой технологичности предлагаемого процесса по сравнению с известными. Continuous nitriding and oxidation processes in one furnace, ease of process control by temperature and gas parameters indicate the high technological effectiveness of the proposed process in comparison with the known ones.

Claims (1)

Способ химико-термической обработки деталей, включающий ступенчатое азотирование и охлаждение в масле, отличающийся тем, что азотирование проводят при температурах 520 ± 10o и 540 ± 10oC, а охлаждение осуществляют в потоке диссоциированного аммиака до 400oC, затем в среде, содержащей 100% воздуха со скоростью охлаждения не более 25oC в час до 180oC, после чего осуществляют охлаждение в масле.A method of chemical-thermal treatment of parts, including stepwise nitriding and cooling in oil, characterized in that nitriding is carried out at temperatures of 520 ± 10 o and 540 ± 10 o C, and cooling is carried out in a stream of dissociated ammonia to 400 o C, then in a medium, containing 100% air with a cooling rate of not more than 25 o C per hour to 180 o C, after which they are cooled in oil.
RU96109630A 1996-05-06 1996-05-06 Method of thermochemical treatment of parts RU2124068C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96109630A RU2124068C1 (en) 1996-05-06 1996-05-06 Method of thermochemical treatment of parts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96109630A RU2124068C1 (en) 1996-05-06 1996-05-06 Method of thermochemical treatment of parts

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU96109630A RU96109630A (en) 1998-08-20
RU2124068C1 true RU2124068C1 (en) 1998-12-27

Family

ID=20180552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96109630A RU2124068C1 (en) 1996-05-06 1996-05-06 Method of thermochemical treatment of parts

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2124068C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2230825C2 (en) * 2002-08-30 2004-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "Борец" Method of chemicothermal treatment of a material on the base of powder alloys of iron and a component of a block of an immersion centrifugal pump

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2173513A (en) * 1985-02-25 1986-10-15 Lucas Ind Plc Nitrided steel components
EP0299625A2 (en) * 1987-07-17 1989-01-18 LUCAS INDUSTRIES public limited company Manufacture of corrosion resistant steel components
DE3935469A1 (en) * 1988-12-22 1990-06-28 Thaelmann Schwermaschbau Veb Gas oxy:nitriding ferrous components - by controlling oxygen-potential and concn. of ammonia, nitrogen, hydrogen and water as well as dissociated ammonia
DE3922983A1 (en) * 1989-07-18 1991-01-17 Mo Avtomobilnyj Zavod Im I A L METHOD FOR CHEMICAL-THERMAL PROCESSING OF WORKPIECES, DIFFUSION COVERS PRODUCED BY THIS METHOD AND SYSTEM FOR ITS IMPLEMENTATION
WO1991004351A1 (en) * 1989-09-22 1991-04-04 Ashland Oil, Inc. Process for protective finishing of ferrous workpieces
DE4139975A1 (en) * 1991-12-04 1993-06-09 Leybold Durferrit Gmbh, 5000 Koeln, De METHOD FOR TREATING ALLOY STEELS AND REFRACTIVE METALS

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2173513A (en) * 1985-02-25 1986-10-15 Lucas Ind Plc Nitrided steel components
EP0299625A2 (en) * 1987-07-17 1989-01-18 LUCAS INDUSTRIES public limited company Manufacture of corrosion resistant steel components
DE3935469A1 (en) * 1988-12-22 1990-06-28 Thaelmann Schwermaschbau Veb Gas oxy:nitriding ferrous components - by controlling oxygen-potential and concn. of ammonia, nitrogen, hydrogen and water as well as dissociated ammonia
DE3922983A1 (en) * 1989-07-18 1991-01-17 Mo Avtomobilnyj Zavod Im I A L METHOD FOR CHEMICAL-THERMAL PROCESSING OF WORKPIECES, DIFFUSION COVERS PRODUCED BY THIS METHOD AND SYSTEM FOR ITS IMPLEMENTATION
WO1991004351A1 (en) * 1989-09-22 1991-04-04 Ashland Oil, Inc. Process for protective finishing of ferrous workpieces
DE4139975A1 (en) * 1991-12-04 1993-06-09 Leybold Durferrit Gmbh, 5000 Koeln, De METHOD FOR TREATING ALLOY STEELS AND REFRACTIVE METALS

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Химико-термическая обработка металлов и сплавов. Справочник/ Под ред. Ляховича Л.С. - М.: Металлургия, 1981, с. 52. Минкевич А.С. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. - М.: Машиностроение, с.118 - 119. *
Шмыков А.А. Справочник термиста. - М. Металлургия, 1961, с. 124. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2230825C2 (en) * 2002-08-30 2004-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "Борец" Method of chemicothermal treatment of a material on the base of powder alloys of iron and a component of a block of an immersion centrifugal pump

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5062900A (en) Process for the improvement of the corrosion resistance of metallic materials
KR100245361B1 (en) Method and apparatus for producing an anticorrosion layer and an abrasion resistant layer on iron-basis material
KR930003030B1 (en) Method of pretreating metallic works
US4154629A (en) Process of case hardening martensitic stainless steels
EP1000181A1 (en) Process for the treatment of austenitic stainless steel articles
US5556483A (en) Method of carburizing austenitic metal
Çelik et al. Investigation of compound layer formed during ion nitriding of AISI 4140 steel
US4242151A (en) Chromizing of steels by gaseous method
Zakroczymski et al. The effect of plasma nitriding-base treatments on the absorption of hydrogen by iron
US5252145A (en) Method of nitriding nickel alloy
JPH0125823B2 (en)
RU2124068C1 (en) Method of thermochemical treatment of parts
Mittelstädt et al. Plasma surface treatment of AISI 4140 steel for improved corrosion resistance
EP1712658B1 (en) Method for surface treatment of metal material
US4357182A (en) Chromization of steels by gas process
KR20040045612A (en) Heat treating method for improving the wear-resistance and corrosion-resistance of chromium platings
CA2055541A1 (en) Process for nitriding steel workpieces under pressure
SU981448A1 (en) Medium for glow-discharge nitriding
CN1046566A (en) In addition painted technology and the article that make in this way to be obtained on the surface of metallic substance
RU2007496C1 (en) Method for short-time gas nitration of steel articles
SU1747535A1 (en) Method of molybdenum nitriding
JPS58177459A (en) Nickel, chromium alloy diffusion penetration method
JPS6137974A (en) Coloring method for stainless steel with excellent corrosion resistance
Babich et al. Corrosion resistance of chromium-coated 20895 electrical steel
Angelini et al. Corrosion in Aqueous Solutions of Nitrided Steels With Superficial Layers Mainly Constituted by epsilon Phase

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080507