способ контроля глубины диффузионного слоя при химико- термической обработке

Формула изобретения

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЛУБИНЫ ДИФФУЗИОННОГО СЛОЯ ПРИ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ, включающий контроль величины структурных изменений упрочняемой поверхности металла, отличающийся тем, что контроль ведут в процессе насыщения с помощью биметаллической пластины, одним концом жестко закрепленной в реторте печи, изготовленной из насыщаемого металла и металла, не подвергающегося насыщению в данных условиях, по величине деформации которой судят о величине диффузионного слоя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к процессам нитроцементации.

Известным методом является способ органоэлиптического контроля величины упрочненного слоя с использованием металлографических микроскопов посредством выявления изменений структуры металлов, подвергнутых воздействию насыщающей атмосферы на специально изготовленных для этой операции микрошлифах [1].

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ контроля глубины упрочненного слоя по изменению величины отпечатка алмазной пирамиды микротвердомера на микрошлифе образца контролируемого металла [2].

Основными недостатками этих способов являются следующие: известные способы представляют собой методы разрушающего контроля; трудность в правильном приготовлении микрошлифа в правильном подборе травителей для выявления структуры изучаемого металла; невозможность контроля степени нарастания диффузионного слоя непосредственно в процессе химико-термической обработки.

Целью изобретения является разработка способа неразрушающего контроля величины диффузионного слоя на любой стадии его формирования в процессе химико-термической обработки.

Это достигается тем, что контроль за нарастанием глубины слоя ведут с помощью биметаллического датчика, представляющего собой пластину, состоящую из двух разнородных металлов, жестко соединенных между собой. Материалы составляющих пластины выбраны таким образом, чтобы один из них в силу своих структурных особенностей не подвергался диффузионному насыщению в процессе химико-термической обработки. Изменения структуры в приповерхностных слоях второй из составляющих пластины при ХТО приводят к изменениям линейных размеров последней. В результате этого в силу наличия плотного контакта между составляющими происходит изгиб биметаллической пластины, по величине которого можно судить о толщине упрочненного слоя в данный момент времени процесса насыщения, а в итоге - о достижении требуемой глубины дифракционного слоя.

В качестве составляющих биметаллического датчика были использованы пластины нержавеющей стали 12Х18Н10Т и Ст. 3. Толщина пластин в обоих случаях одинакова и равнялась 0,7 мм при длине 90 мм. Составляющие скреплялись между собой посредством склепывания. Для снятия напряжений, возникающих в металле в процессе соединения составляющих, готовая биметаллическая пластина подвергалась отпуску.

Пластина одним концом закреплялась в реторте печи на кронштейне, жестко установленном на внутренней поверхности реторты. На другом свободном конце пластины закреплялся стержень, который через отверстие в крышке реторты выходил наружу и устанавливался напротив измерительной шкалы для определения величины деформации пластины.

В процессе химико-термической обработки происходило насыщение составляющей биметаллической пластины, изготовленной из Ст. 3, активными элементами. В результате этого размеры пластины изменялись, что приводило к деформации всей биметаллической пластины на величину, которая контролировалась посредством стержня на измерительной шкале. Используя тарировочный график зависимости величины деформации биметаллической пластины от размеров диффузионного слоя, определяется величина упрочненного слоя в любой момент процесса насыщения.

П р и м е р. Биметаллическую пластину, скомпанованную из пластин нержавеющей стали 12Х18Н10Т и Ст. 3, со стержнем устанавливают в реторте печи. Загружают обрабатываемое изделие и проводят химико-техническую обработку при температурах 700-720^оС. Время упрочнения составило 4 ч. В качестве ингредиентов процесса насыщения использовались триэтаноломин и газообразный аммиак. В ходе процесса контроль за величиной упрочняемого слоя производится по измерительной шкале, установленной вне реторты печи. При достижении заданных значений глубины слоя процесс прекращают.

Предлагаемый способ контроля величины диффузионного слоя при химико-термической обработке позволяет осуществлять постоянный контроль за изменением глубины упрочненного слоя, что позволяет получать требуемые свойства поверхности обрабатываемого изделия.