состав обмазки для твердого цианирования стальных изделий

Формула изобретения

Состав обмазки для твердого цианирования среднеуглеродистых сталей, содержащий сажу и азотсодержащий компонент, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего компонента он содержит карбамид при следующем соотношении компонентов, маc. ч.: карбамид 50-55, сажа 50-45.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов, в частности к составам паст, применяемых для цианирования деталей оборудования на предприятиях машиностроительной и металлургической промышленности.

Известен способ твердого цианирования с применением смеси следующего состава: 60-70% древесного угля и 30-40% желтой кровяной соли. Интенсивная диссоциация цианистых солей начинается в твердом состоянии при 540-560°С (Геллер Ю.А. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 1975, с.489-490). Недостатком данного процесса является дороговизна азотсодержащего компонента - желтой кровяной соли, а также его токсичность.

За прототип взят способ с применением смеси следующего состава: 70% желтой кровяной соли, 20% сажи, 5% мела и 5% соды. Интенсивная диссоциация цианистых солей начинается при расплавлении при температуре 650°С (Долженков В. Н. Цианирование улучшаемых сталей в пастах: Диссертация канд. техн. наук. Курск: КурскГТУ, 2001, 127 с.). Недостатком данного процесса является дороговизна азотсодержащего компонента - желтой кровяной соли, его токсичность, а также относительно высокая температура процесса по сравнению с другими низкотемпературными процессами.

Предлагается обмазка для твердого цианирования на основе карбамида (мочевины) и сажи.

Состав обмазки готовят следующим образом. Гранулы мочевины перемалывают и смешивают с сажей, потом в смесь вводят органический клей.

Деталь покрывают окунанием, возможно нанесение состава кистью. Состав обладает высокой адгезией и липкостью, поэтому нет необходимости в дополнительной смазке для нанесения состава.

Действие обмазки для цианирования стальных изделий происходит следующим образом: карбамид при нагревании разлагается с выделением атомарных азота и углерода, которые диффундируют в поверхностный слой стали. Недостаток атомарного углерода восполняется наличием в составе обмазки сажи.

При применении предлагаемого состава происходит резкое увеличение глубины диффузионного слоя до 800-850 мкм при t=550°C.

В табл. 1 и 2 представлены примеры предлагаемого состава обмазки для цианирования стальных изделий (мас. ч) и результаты обработки состава.

Процесс насыщения образцов из стали 40 методом обмазки проводят в печном нагреве при t=550°C. Продолжительность нагрева составляет 4 ч. Толщина обмазки =3-5 мм.

Микротвердость измеряли с помощью прибора ПМТ-3 при нагрузках 0,49-1,96 Н.

Таким образом, оптимальным составом является состав из карбамида и сажи при следующем соотношении, мас. ч.: карбамид - 50 - 55; сажа 50-45.

Если карбамида менее 50 мас. ч., то уменьшается глубина диффузионного слоя за счет недостачи внедряемого азота, что ведет к затруднению внедрения углерода. Если карбамида более 60 мас. ч., то уменьшается глубина диффузионного слоя из-за недостачи углерода.

Применение предлагаемой обмазки для твердого цианирования экономически эффективно, так как она включает в состав дешевые компоненты - карбамид и сажу. Процесс нитроцементации протекает при температуре 550°С в течение 4 ч, что также ведет к экономии, так как снижается потребление электроэнергии. Полученные упрочненные слои обладают высокой микротвердостью 1200 HV и износостойкостью. Все это позволяет использовать твердое цианирование в обмазке на карбамидно-сажевой основе в народном хозяйстве для ремонта и упрочнения поверхностей деталей машин.

Таблица 1
Состав	Карбамид, мас. ч.	Сажа, мас. ч.
1	10	90
2	20	80
3	30	70
4	40	60
5	50	50
6	55	45
7	70	30
8	80	20
9	90	10
10	100	-
11	-	100

Таблица 2
Состав	Глубина диффузионного слоя, мкм	Твердость, HV
1	-	400
2	8	450
3	150	460
4	320	730
5	830	1200
6	610	1100
7	500	1100
8	450	970
9	370	720
10	350	460
11	-	400