Спосіб зміцнення виробів з низьковуглецевої сталі

 

Винахід відноситься до області цементації сталевих виробів і може бути використане для поверхневого зміцнення деталей машин і механізмів шляхом їх термообробки в середовищі твердого карбюризатора.

Відомий класичний спосіб цементації сталі дифузійним насиченням порошковими середовищами, розміщеними в герметізіруемих контейнерах, з використанням пічного нагріву [Ворошнін Л. Р. Теорія і технологія хіміко-термічної обробки: навчальний посібник. Мінськ: Нове знання, 2010, с. 88]. Недоліком способу є висока тривалість технологічних стадій процесу, що впливають на енергоємність, а також необхідність витримки вмісту контейнера в умовах ізотермічного нагріву для рівномірного дифузійного насичення сталі.

Відомий спосіб термообробки сталевих деталей для підвищення їх міцнісних показників, що полягає в насиченні поверхневого шару вуглецем при температурі нагріву 930-950°C, з наступним загартуванням в маслі і низькотемпературним відпусткою [Пат. 2087550 Російська Федерація, МПК C21D 1/42, С23С 8/22. Спосіб термічної обробки деталей з легованої сталі / заявник і патентовласник Акціонерне товариство «Автоваз»-№95114513/02; заявл. 04.08.1995; опубл�ка термообробленої сталевої деталі, загартування струмами високої частоти, охолодження у 5-10% водному розчині охолоджуючої рідини з добавками емульгаторів і подальшого низькотемпературного відпуску.

Прототипом за виконанням технологічних стадій процесу є спосіб зміцнення низьковуглецевих сталей [Пат. 2094485 Російська Федерація, МПК C21D 1/78, С23С 8/20. Спосіб зміцнення низьковуглецевих сталей / заявник і патентовласник Акціонерне товариство «Раменське приладобудівне конструкторське бюро» - 95120485/02; заявл. 05.12.1995; опубл. 27.10.1997], при якому деталі укладають в ящик з твердим карбюризатором і нагрівають до температури 930°C. Цементацію ведуть на глибину 1 мм Охолоджують деталі в ящику на повітрі до 680-550°C, витримують 0,3-0,5 години, нагрівають до 800-820°C і гартують.

До недоліків прототипу слід віднести необхідність проведення другої загартування при 820°C, при якій із-за подвійного нагріву ймовірно зневуглецювання поверхневого шару, вже піддався цементації, що може призвести до втрати зносостійкості і зниження ресурсу роботи деталі. При реалізації прототипу використовується 10% розчин NaCl у воді для забезпечення низькотемпературної загартування, яку проводять у вугіллі невідомого походження і, соответсризатора, використовується для досягнення поставленої у винаході мети.

Технічним результатом запропонованого винаходу є забезпечення необхідного дифузійного насичення вуглецем, досягнення рівномірності глибини шару по площі виробу, зниження енергетичних витрат, а також відсутність необхідності в охолодженні водним розчином охолоджуючої рідини і добавки емульгатора,

Технічний результат досягається тим, що в способі зміцнення виробів з низьковуглецевої сталі, що включає цементації у твердому карбюризаторе, охолодження, подвійну загартування і низькотемпературний відпустку, відрізняється тим, що цементацію проводять при 900°C, а в якості твердого карбюризатора використовують склад, що містить у мас. %: чавунну стружку з середнім розміром гранул 0,5 мм - 10, карбонат барію Валт3- 10 і вуглецеве речовина волокнистої структури - 80, що складається в мас. % : заліза - 10, водню - 0,8 і вуглецю - 89,2, яке отримано термокаталитическим піролізом попутного нафтового газу Баядинского родовища в умовах контакту з железооксидним каталізатором при температурі 660°C, об'ємної швидкості подачі сировини 1000 годин-1протягом 3 годин з подальшим відсівом фракції 100-250 мкм пу�аждение виробів до 100°C, потім проводять подвійну загартування, включає проведення першої гартування при температурі 820°C, а другий загартування - при температурі 770°C, після якої проводять низький відпуск при температурі 150°C.

Приклад. У кварцовий реактор об'ємом 1 л завантажують 10 г оксиду заліза FeO, нагрівають до 660°C, потім здійснюють термокаталітіческій піроліз шляхом подачі в шар FeO попутного нафтового газу Баяндиского родовища, склад якого наведений в таблиці 1, з об'ємною швидкістю 1000 год-1. Через 3 години процес зупиняють. Утворилося вуглецеве речовина має волокнисту будову, при цьому забезпечується рівномірний розподіл FeO по всій структурі вуглецевого речовини, фізико-хімічні властивості якого наведено у таблиці 2. Далі отримане вуглецеве речовина охолоджують до 20°C і піддають фракціонування на молекулярних ситах, відбираючи при цьому фракцію 100-250 мкм. Карбюризатор для цементації готують шляхом додавання в вуглецеве речовина (80% загальної маси) чавунної стружки з середнім розміром гранул 0,5 мм (10% загальної маси), карбонату барію Валт3(10% загальної маси) і рівномірного перемішування.

Деталі, виготовлені з сталі марки Ст. 20, поміщають у металевий контейнер, на дно якої�ой 20 мм. Карбюризатор щільно трамбують. Зверху укладають лист азбесту, засипають його кварцовим піском. Контейнер закривають кришкою і забезпечують його герметизацію шляхом обмазування вогнетривкою глиною. Далі контейнер з покладеними деталями встановлюють у нагріту до температури цементації 900°C електричну камерну піч опору СНТ-4.8.4/10И1 і витримують у ній залежно від необхідної товщини шару цементації.

Після закінчення стадій цементації, охолодження до 100°C і розвантаження, деталі піддають подвійний загартуванню та низькотемпературного відпуску. Перша загартування, необхідна для виправлення структури серцевини деталі, що відчуває в процесі цементації перегрів, проводиться при температурі 820°C. Друга гартування при температурі 770°C надає високу твердість поверхневого шару. Низький відпустку для зняття температурних напруг при температурі 150°C.

Контроль якості здійснюють за ефективній товщині шару цементації, яка визначається за його твердості і структурі. Вимір твердості проводиться методом експрес-аналізу за допомогою ультразвукового твердоміра MIC10. Межею зони цементації є структура, що складається з перліту і фериту в рівних пропорціях і соотвеѸчески оброблених зразків у присутності твердого карбюризатора, за кінець зони шару цементації приймається зона з твердістю 40-45 НRСе. Результати випробувань представлені в таблиці 3.

Досягнуте значення глибини шару цементації і показника твердості за шкалою Брінелля (НВ) показує, що запропонований спосіб забезпечує рівномірну глибину цементації по площі зразка, дозволяє підвищити економічність процесу за рахунок застосування маловикористовуваних в промисловості і, відповідно, недефіцитних ресурсів попутного нафтового і природного газу, а також виключити дорогі стадії охолодження водними розчинами охолоджуючої рідини з додаванням емульгаторів та інші широко обговорювані в сучасній літературі альтернативні методи типу продувки контейнера газами, застосування вібрації, струмів високої частоти і ін Винахід може знайти широке застосування в різних областях газової промисловості, машинобудування та металургії.

Спосіб зміцнення виробів з низьковуглецевої сталі, що включає цементації у твердому карбюризаторе, охолодження, подвійну загартування і низькотемпературний відпустку, відрізняється тим, що цементацію проводять п� розміром гранул 0,5 мм - 10, карбонат барію Валт3- 10 і вуглецеве речовина волокнистої структури - 80, що складається з мас. %, заліза - 10, водню - 0,8 і вуглецю - 89,2, яке отримано термокаталитическим піролізом попутного нафтового газу Баядинского родовища в умовах контакту з железооксидним каталізатором при температурі 660°C, об'ємної швидкості подачі сировини 1000 годин-1протягом 3 годин, з подальшим відсівом фракції 100-250 мкм шляхом фракціонування утворилася маси на молекулярних ситах, при цьому після цементації здійснюють охолодження виробів до 100°C, потім проводять подвійну загартування, включає проведення першої гартування при температурі 820°C, а другий загартування - при температурі 770°C, після якої проводять низький відпуск при температурі 150°C.



 

Схожі патенти:
Винахід відноситься до галузі металургії, а саме до хіміко-термічної обробки, зокрема до азотування сталей в газовому середовищі, і може бути використане для зміцнення сталевих деталей, що працюють при відносно високих температурах 500-7000С, в тому числі в корозійному середовищі. Високотемпературного внутрішнього азотування піддають вироби товщиною до 2 мм з феритної сталі, що містить вуглець до 0,2 ваг.%, хром 12-25 вага.% і титан 0,5-3 вес.%. Азотування проводять при температурі 1000-1200°С в середовищі чистого азоту протягом 1-4 годин з подальшим охолодженням на повітрі. Потім проводять відпал при температурі 500-900°С у безкисневому середовищі протягом 1-5 годин з охолодженням з піччю. Забезпечується підвищення міцності та жароміцності сталей, що працюють при температурі до 700°С, і спрощення процесу азотування і термообробки. 1 пр., 1 табл.

Спосіб зміцнення титанових сплавів в газовому середовищі

Винахід відноситься до металургії, а саме до способів зміцнення металів азотування, і може бути використане при виготовленні деталей з титанових сплавів, що працюють при циклічних навантаженнях

Спосіб хіміко-термічної обробки сталей в порошкових сумішах

Винахід відноситься до галузі металургії, а саме до способів хіміко-термічної обробки сталей, і може бути використане в машинобудуванні для зміцнення сталевих дрібнорозмірних деталей та інструменту

Спосіб хіміко-термічної обробки деталей пар тертя сталей

Винахід відноситься до галузі металургії, зокрема до хіміко-термічної обробки деталей з формуванням дифузійних та поверхневих шарів з підвищеною зносостійкістю та високою прирабативаемостью в умовах тертя металу об метал, і може бути використане в машинобудуванні

Спосіб термічної і хіміко-термічної обробки сталевих виробів у вакуумі

Винахід відноситься до галузі термічної і хіміко-термічної обробки і може бути використане в машинобудуванні та інших галузях промисловості для поверхневого зміцнення деталей машин ріжучого інструменту з конструкційних складнолегованих і інструментальних сталей, що працюють при високих контактних напругах і в умовах підвищеного зносу

Спосіб азотування виробів в тліючому розряді з ефектом порожнистого катода

Винахід відноситься до області хіміко-термічної обробки і може бути використане в машинобудуванні та інших галузях промисловості для високотемпературного азотування сталевих деталей машин
Винахід відноситься до хіміко-термічної обробки металів і сплавів і може бути використане для зміцнення поверхні робочих органів технологічного обладнання харчових виробництв транспортної та споживчої тари для пакування харчових продуктів

Спосіб виготовлення тонких, важкорозчинних покриттів (варіанти)

Винахід відноситься до способів виготовлення стабільних поверхневих покриттів за рахунок катодного розпилення, напилення, осадження з ванних або MOCVD і може знайти застосування при захисті та модифікації поверхонь, у тому числі з прихованими структурами, а також при нанесенні функціональних шарів, зокрема, в геліотехніці і техніці матеріалів

Спосіб обробки сталевих виробів

Винахід відноситься до металургії, а саме до хіміко-термічній обробці, і може бути використане для поверхневого зміцнення виробів і підвищення їх експлуатаційної стійкості

Спосіб комбінованого борирования вуглецевої сталі

Винахід відноситься до металургії, зокрема до хіміко-термічній обробці, і може бути використане в машинобудуванні для поверхневого зміцнення деталей машин, виготовлених з вуглецевої сталі
Винахід відноситься до галузі зміцнення электроосажденного на сталеві деталі железохромистого покриття цементацією, застосовуваного для відновлених поверхонь сталевих деталей. Цементацію проводять электроосажденного шару железохромистого покриття з вмістом хрому 0,5-3,0% протягом 3-4 год при температурі 800-900°С з використанням пасти наступного складу, мас.%: газова сажа ДГ-100 - 40, вуглекислий барій ВаСО3 - 20, полівінілацетатна емульсія (клей ПВА) - 40 і додаванням синтина в кількості 20 крапель на хвилину протягом усього часу цементації. Підвищується мікротвердість і зносостійкість сталевих деталей, відновлених электроосажденним железохромистим покриттям.

Спосіб цементації металевого виробу

Винахід відноситься до галузі металургії, а саме до цементації металевих виробів, і може бути використане в машинобудуванні для поверхневого зміцнення деталей машин та інструменту
Винахід відноситься до хіміко-термічної обробки сталевих деталей, а саме до процесів цементації, і може бути використане в машинобудуванні, автотракторостроении та інших галузях промисловості

Спосіб цементації швидкорізальної сталі в твердому карбюризаторе

Винахід відноситься до металургії, зокрема до хіміко-термічної обробки сталевих виробів з швидкорізальних сталей

Спосіб прискореної цементації сталевих деталей

Винахід відноситься до галузей машинобудування і хіміко-термічної обробки сталі, а саме до насичення поверхонь сталевих деталей вуглецем

Спосіб прискореної цементації сталі

Винахід відноситься до хіміко-термічної обробки сталевих деталей
Винахід відноситься до галузі термічної обробки легованих сталей у присутності зовнішнього магнітного поля

Спосіб поверхневої обробки маловуглецевої сталі

Винахід відноситься до галузі металообробки і стосується методів поверхневого зміцнення та підвищення зносостійкості конструкційних маловуглецевих сталей шляхом їх навуглерожування та електромеханічної обробки поверхневого (дифузійного) шару, у тому числі в умовах ремонтного виробництва

Карбюризатор для цементації сталевих виробів

Винахід відноситься до хіміко-термічної обробки сплавів

Спосіб обробки виробів з маловуглецевих сталей

Винахід відноситься до машинобудування, а саме до термічної обробки, зокрема до цементації при зміцненні виробів з маловуглецевих сталей

Сепаратор відпалу для виробництва текстурованою електротехнічної сталі з дзеркальною поверхнею і високими магнітними властивостями

Винахід відноситься до виробництва текстурованих листів електротехнічної сталі, зокрема до сепаратора відпалу. Сепаратор відпалу має наступний склад, мас.%: порошок Al2O3 - 77-98, порошок оксиду лужноземельних металів - 1-8, хлорид лужного металу та/або хлорид лужноземельних металів - 1-15. Технічний результат полягає у виключенні утворення склоподібного підшару на поверхні сталевого листа в процесі високотемпературного відпалу та отриманні листа з гладкою поверхнею і стабільними магнітними властивостями. 3 з.п. ф-ли, 3 табл., 4 іл.
Up!