RU2025539C1 - Method of chemical heat treatment of articles of tool steel - Google Patents
Method of chemical heat treatment of articles of tool steel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2025539C1 RU2025539C1 SU5055781A RU2025539C1 RU 2025539 C1 RU2025539 C1 RU 2025539C1 SU 5055781 A SU5055781 A SU 5055781A RU 2025539 C1 RU2025539 C1 RU 2025539C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- nitrogen
- ammonia
- per cent
- atmosphere
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в различных отраслях промышленности при химико-термической обработке изделий из инструментальных сталей, в основном при обработке окончательно изготовленного режущего и штампового инструмента. The invention relates to mechanical engineering and can be used in various industries in the chemical-thermal processing of products from tool steels, mainly in the processing of finally manufactured cutting and stamping tools.
Известен способ двухступенчатого газового азотирования стальных изделий, включающий обработку в диссоциированном аммиаке при двух ступенях нагрева. A known method of two-stage gas nitriding of steel products, including processing in dissociated ammonia at two stages of heating.
Однако, известный способ является сравнительно длительным и малопроизводительным процессом, а также не обеспечивает высокого качества обработки. However, the known method is a relatively lengthy and inefficient process, and also does not provide high quality processing.
Известен также способ нитроцементации деталей из теплопрочных сталей в эндотермической атмосфере с добавкой природного газа и аммиака. There is also a method of nitrocarburizing parts from heat-resistant steels in an endothermic atmosphere with the addition of natural gas and ammonia.
Данный способ не обеспечивает повышения износостойкости поверхностного слоя изделий из инструментальных сталей и является длительным процессом. This method does not provide increased wear resistance of the surface layer of products from tool steels and is a lengthy process.
Технологический результат, получаемый при использовании изобретения, заключается в улучшении эксплуатационных характеристик изделий из инструментальных сталей за счет повышения износостойкости поверхностного слоя, а также в сокращении длительности обработки. The technological result obtained by using the invention is to improve the operational characteristics of products from tool steels by increasing the wear resistance of the surface layer, as well as reducing the processing time.
Получение технического результата обеспечивается тем, что в способе химико-термической обработки изделий из инструментальных сталей, включающем нагрев до температуры обработки в эндотермической атмосфере с добавлением аммиака, выдержку при этой температуре в атмосфере, содержащей азот, и охлаждение изделий, новым является то, что нагрев до температуры обработки осуществляют в два этапа, вначале до температуры 480-500оС в среде эндогаза, затем до температуры 560-580оС в среде, состоящей из 50% аммиака и 50% эндогаза, а выдержку при этой температуре и в этом составе среды выполняют в течение 0,5-1,0 ч, затем при этой же температуре и в газовой смеси, состоящей из 25% аммиака и 75% азота, производят выдержку 0,5-1,0 ч, после чего охлаждают изделия до температуры 480-500оС в газовой смеси, состоящей из 10% аммиака и 90% азота, и выдерживают при этой температуре в атмосфере азота 1,5-2,0 ч.Obtaining a technical result is ensured by the fact that in the method of chemical-thermal processing of products from tool steels, including heating to a processing temperature in an endothermic atmosphere with the addition of ammonia, holding at this temperature in an atmosphere containing nitrogen, and cooling the products, it is new that heating to a processing temperature is carried out in two steps, first to a temperature of 480-500 ° C in a medium endogas, then to a temperature of 560-580 ° C in a medium consisting of 50% ammonia and 50% endogas and kept at this evap ur and in this composition of the medium is performed for 0.5-1.0 hours, then at the same temperature and in a gas mixture consisting of 25% ammonia and 75% nitrogen, the shutter speed is 0.5-1.0 hours, after which is cooled products to a temperature of 480-500 about In a gas mixture consisting of 10% ammonia and 90% nitrogen, and maintained at this temperature in a nitrogen atmosphere of 1.5-2.0 hours
На чертеже в общем виде изображен процесс газовой химико-термической обработки. The drawing in General view shows the process of gas chemical-thermal treatment.
Процесс осуществляют следующим образом. The process is as follows.
Тщательно обезжиренные изделия помещают в приспособление и сажают в печь. Затем после продувки азотом в печь подают эндогаз в количестве 1 объем печи в 1 ч при давлении в печи 60-80 мм вод.ст. Включают печь на разогрев и нагревают до температуры 480-500оС. Эндогаз подают с точкой росы (-3)-(-5)оС, пропуская его через осушитель (силикагель или др.).Thoroughly fat-free products are placed in the fixture and put in the oven. Then, after purging with nitrogen, endogas is supplied to the furnace in the amount of 1 furnace volume for 1 h at a furnace pressure of 60-80 mm water column. Turn on heating furnace and heated to a temperature of 480-500 C. endogas is fed with a dew point of (-3) - (- 5) ° C by passing it through a desiccant (silica gel, or the like.).
При достижении температуры 480-500оС в печь подают газовую среду, состоящую из 50% аммиака и 50% эндогаза, и производят нагрев до температуры 560-580оС. Выдержку при температуре 560-580оС и в составе среды газа - 50% аммиака +50% эндогаза осуществляют в зависимости от поперечного сечения обрабатываемого изделия 0,5-1,0 ч, после чего при этой же температуре и в газовой смеси, состоящей из 25% аммиака и 75% азота, производят выдержку 0,5-1,0 ч. Затем изделия охлаждают до температуры 480-500оС в газовой смеси, состоящей из 10% аммиака и 90% азота. При температуре 480-500оС подачу аммиака прекращают и производят выдержку 1,5-2,0 ч в атмосфере азота, после чего детали остывают вместе с печью до температуры 150оС, а затем печь открывают и достают готовые изделия.When the temperature reached 480-500 ° C is fed into the furnace atmosphere gas consisting of 50% ammonia and 50% endogas and produce temperatures of 560-580 ° C at temperature of 560-580 C and a gas composition environment - 50 % ammonia + 50% endogas is carried out depending on the cross-section of the workpiece for 0.5-1.0 hours, after which at the same temperature and in a gas mixture consisting of 25% ammonia and 75% nitrogen, extract 0.5- 1.0 hours. Then the product is cooled to a temperature of 480-500 about With in a gas mixture consisting of 10% ammonia and 90% nitrogen. At a temperature of 480-500 C. ammonia flow is stopped and produce an extract 1.5-2.0 hours under a nitrogen atmosphere, after which the parts cool with the furnace to a temperature of 150 ° C, and then the furnace was opened and the take out finished articles.
Все виды технологических газов подают в печь через осушитель. Количество подаваемых в печь газов в любом составе составляет в сумме 1 объем печи в 1 ч. Цвет изделий после окончания процесса имеет серовато-голубоватый оттенок, что отвечает товарному виду. All types of process gases are fed into the furnace through a dehumidifier. The amount of gases supplied to the furnace in any composition amounts to 1 furnace volume per hour. The color of the products after the end of the process has a grayish-bluish tint, which corresponds to the presentation.
Благодаря использованию при нагреве изделий эндогаза (97% N2, 2,9% H2, 0,04% CO, CO2 остальное), обеспечивающего защитно-восстановительные функции, вначале процесса происходит интенсивное насыщение стали преимущественно углеродом на глубину, необходимую для формирования карбидной зоны. На второй стадии нагрева при достижении температуры 480-500оС в печную атмосферу вводят аммиак (50% NH3 + 50% эндогаз), в результате чего происходит насыщение поверхности изделий азотом. На первом этапе выдержки эндогаз присутствует вместе с аммиаком, а уже на втором этапе выдержки меняют состав газовой среды (25% NH3 + 75% N2). Такая обработка способствует созданию на поверхности изделий карбонитридного слоя толщиной 10-15 мкм. Дальнейшее охлаждение изделий в атмосфере, содержащей 90% N2 и 10% NH3, а затем выдержка при температуре 480-500оС в течение 1,5-2,0 ч в атмосфере азота приводят к диффузии и распаду карбонитридной корочки, уменьшая хрупкость, но не уменьшая твердости поверхностного слоя. Выдержка в азоте менее 1,5 ч не устраняет полностью поверхностную хрупкость, а более 2,0 ч приводит к уменьшению твердости.Due to the use of endogas during heating (97% N 2 , 2.9% H 2 , 0.04% CO, CO 2 the rest), which provides protective and reduction functions, at the beginning of the process, the steel is intensively saturated predominantly with carbon to the depth necessary for forming carbide zone. At the second stage of heating, when the temperature reaches 480-500 о С, ammonia (50% NH 3 + 50% endogas) is introduced into the furnace atmosphere, as a result of which the surface of the products is saturated with nitrogen. At the first stage of exposure, endogas is present together with ammonia, and already at the second stage of exposure, the composition of the gas medium is changed (25% NH 3 + 75% N 2 ). This treatment contributes to the creation on the surface of the products carbonitride layer with a thickness of 10-15 microns. Further cooling the product in an atmosphere containing 90% N 2 and 10% NH 3 and then holding at a temperature of 480-500 ° C for 1.5-2.0 hours under a nitrogen atmosphere, lead to diffusion and disintegration of carbon nitride crust, reducing brittleness but not reducing the hardness of the surface layer. An exposure in nitrogen of less than 1.5 hours does not completely eliminate surface brittleness, and more than 2.0 hours leads to a decrease in hardness.
Заявляемый способ химико-термической обработки, основанный на постепенном снижении в процессе обработки процентного содержания аммиака (50%, 25% , 10%, 0%) и увеличении процентного содержания азота (75%, 90%, 100%), позволяет равномерно распределить в тонком поверхностном слое все образования, легированные азотом и углеродом, стабилизировать гетерофазный слой и за счет этого улучшить эксплуатационные характеристики изделий. Так, при химико-термической обработке инструмента из быстрорежущих сталей по заявляемому способу исключаются случаи шелушения и скалывания, поверхность становится менее сцепляемой с обрабатываемым металлом, исключаются случаи наволакивания металла. The inventive method of chemical-thermal treatment, based on a gradual decrease in the processing percentage of ammonia (50%, 25%, 10%, 0%) and an increase in the percentage of nitrogen (75%, 90%, 100%), allows you to evenly distribute with a thin surface layer, all formations doped with nitrogen and carbon stabilize the heterophase layer and thereby improve the operational characteristics of the products. So, during the chemical-thermal treatment of the tool from high-speed steels according to the claimed method, cases of peeling and chipping are excluded, the surface becomes less adhesion to the metal being treated, and cases of metal enveloping are excluded.
П р и м е р. Проводят химико-термическую обработку изделий (метчиков М8) из стали Р6М5. Устанавливают предварительно обезжиренные метчики в специальное приспособление и помещают их в печь. Затем, после продувки азотом в печь подают эндогаз в количестве 1 объем печи в 1 ч при давлении в печи 70 мм вод. ст. Включают печь на разогрев и нагревают ее до температуры 490±10оС. Эндогаз подают с точкой росы -3оС, пропуская его предварительно через силикагель. При достижении температуры 490±10оС в печь подают газовую среду, состоящую из 50% аммиака и 50% эндогаза, и производят дальнейший нагрев до температуры 570±10оС. При температуре в печи 570±10оС и составе газовой среды -50% NH3 +50% эндогаза осуществляют выдержку в течение 40 мин, после чего при той же температуре и в газовой смеси, состоящей из 25% NH3 + 75 N2, производят выдержку 40 мин. Затем печь с изделиями охлаждают до температуры 490±10оС с подачей газовой смеси из 10% NH3 + 90% N2. При достижении температуры 490±10оС подачу аммиака прекращают и производят выдержку 1 ч 40 мин в атмосфере азота, после чего печь отключают, и изделия остывают вместе с печью до температуры 150оС, а затем печь открывают и достают готовые изделия.PRI me R. Chemical-thermal treatment of products (taps M8) is carried out from steel P6M5. Pre-fat-free taps are installed in a special device and placed in the oven. Then, after purging with nitrogen, endogas is supplied to the furnace in the amount of 1 furnace volume for 1 h at a furnace pressure of 70 mm water. Art. Turn on heating furnace and heated to a temperature of 490 ± 10 ° C endogas is fed with a dew point of -3 ° C by passing it through silica gel previously. When the temperature reached 490 ± 10 ° C is fed into the furnace atmosphere gas consisting of 50% ammonia and 50% endogas and produce further heating to a temperature of 570 ± 10 ° C. At the temperature in the furnace 570 ± 10 ° C and the composition of the gas environment - 50% NH 3 + 50% of endogas is held for 40 minutes, after which, at the same temperature and in a gas mixture consisting of 25% NH 3 + 75 N 2 , they hold for 40 minutes. Then the furnace with the products is cooled to a temperature of 490 ± 10 about With the supply of a gas mixture of 10% NH 3 + 90% N 2 . When the temperature reached 490 ± 10 ° C flow was stopped and ammonia produce exposure 1 hour 40 minutes under a nitrogen atmosphere, after which the oven is switched off and the articles cool with the furnace to a temperature of 150 ° C, and then the furnace was opened and the take out finished articles.
Для сравнения проводили химико-термическую обработку метчиков М8 по известному способу двухступенчатого газового азотирования:
I ступень - температура 560оС, время 15 ч;
II ступень - температура 500оС, время 12 ч.For comparison, chemical-thermal treatment of M8 taps was carried out according to the known method of two-stage gas nitriding:
I stage - temperature 560 о С, time 15 hours;
II stage - temperature 500 о С, time 12 hours
Испытания метчиков М8, проведенные при обработке деталей из стали 5ХНМ, показывают, что после обработки по предлагаемому способу их стойкость увеличилась в 1,5-1,8 раза по сравнению с известным способом. При этом длительность обработки по предлагаемому способу существенно уменьшена. Tests of M8 taps carried out during the processing of parts made of 5XHM steel show that after processing by the proposed method, their resistance increased by 1.5-1.8 times in comparison with the known method. Moreover, the processing time of the proposed method is significantly reduced.
Таким образом, технико-экономический эффект при использовании предлагаемого способа получен в результате увеличения износостойкости и сокращения общего времени обработки изделий. Thus, the technical and economic effect when using the proposed method is obtained by increasing the wear resistance and reducing the total processing time of the products.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5055781 RU2025539C1 (en) | 1992-07-27 | 1992-07-27 | Method of chemical heat treatment of articles of tool steel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5055781 RU2025539C1 (en) | 1992-07-27 | 1992-07-27 | Method of chemical heat treatment of articles of tool steel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2025539C1 true RU2025539C1 (en) | 1994-12-30 |
Family
ID=21610131
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5055781 RU2025539C1 (en) | 1992-07-27 | 1992-07-27 | Method of chemical heat treatment of articles of tool steel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2025539C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2782413C1 (en) * | 2021-11-11 | 2022-10-26 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") | METHOD FOR GAS LOW-TEMPERATURE NITRO-CEMENTATION OF TOOL MADE OF HIGH ALLOYED DIE STEELS (SATURATION LAYERS FROM 0.05 mm TO 0.12 mm) WITH OPTIMAL CARBONITRIDE SURFACE LAYER IN VACUUM FURNACES |
-
1992
- 1992-07-27 RU SU5055781 patent/RU2025539C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 840196, кл. C 23C 8/32, 1981. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2782413C1 (en) * | 2021-11-11 | 2022-10-26 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") | METHOD FOR GAS LOW-TEMPERATURE NITRO-CEMENTATION OF TOOL MADE OF HIGH ALLOYED DIE STEELS (SATURATION LAYERS FROM 0.05 mm TO 0.12 mm) WITH OPTIMAL CARBONITRIDE SURFACE LAYER IN VACUUM FURNACES |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1073325A (en) | Atmosphere compositions and methods of using same for surface treating ferrous metals | |
US4395025A (en) | Method and apparatus for the continuous furnace brazing and gas soft-nitriding treatments of iron articles | |
US5372655A (en) | Method for the treatment of alloy steels and refractory metals | |
US4152177A (en) | Method of gas carburizing | |
CA1052669A (en) | Process for hardening work pieces made from steel and arrangement for carrying out the process | |
RU2025539C1 (en) | Method of chemical heat treatment of articles of tool steel | |
US4028100A (en) | Heat treating atmospheres | |
RU2052535C1 (en) | Method for thermochemical treatment of hollow steel products | |
FR2615868A1 (en) | PROCESS FOR THE HEAT TREATMENT OF METAL PARTS IN A FLUIDIZED LAYER CROSSED BY A GAS | |
RU1836484C (en) | Method of application of nitride layers on parts made of titanium and titanium alloys | |
EP0066207A1 (en) | Process for providing a uniform carbon distribution in ferrous compacts at high temperatures | |
JPS60215756A (en) | Hardening of stainless steel | |
JPH01503790A (en) | Method of low-temperature carbonitriding of steel slabs | |
JPS644583B2 (en) | ||
JPH076053B2 (en) | Nitriding of steel workpieces under pressure | |
SU945244A1 (en) | Method for nitriding | |
US5827375A (en) | Process for carburizing ferrous metal parts | |
JPH0138870B2 (en) | ||
JPS62188771A (en) | Surface hardening method for structural steel | |
JPS5582729A (en) | Heat treating method for steel material | |
SU985079A1 (en) | Method of heat treating of articles from construction steels | |
SU1542965A1 (en) | Method of strengthening tools made of steel containing carbide- and boride-forming components | |
RU2025540C1 (en) | Composition of lute for cementation and nitrooxidation of parts of alloyed steels and titanium alloys | |
JP3429870B2 (en) | Surface hardening method for sintered parts | |
JPH0312140B2 (en) |