способ низкотемпературного азотирования стальных деталей
Классы МПК: | C23C8/26 стальных поверхностей |
Автор(ы): | Чудина О.В., Петрова Л.Г. |
Патентообладатель(и): | Московский государственный автомобильно-дорожный институт (технический университет) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1998-06-26 публикация патента:
10.05.2000 |
Способ низкотемпературного азотирования стальных деталей включает предварительное поверхностное легирование нитридообразующими элементами с использованием лазерного нагрева и последующее азотирование в среде аммиака при температуре 540oС в течение 27 ч, а затем подачу аммиака прекращают и детали выдерживают при той же температуре в течение 60-120 мин. Техническим результатом способа является повышение поверхностной твердости деталей. 1 табл.
Рисунок 1
Формула изобретения
Способ низкотемпературного азотирования стальных деталей, включающий поверхностное легирование нитридообразующими элементами с помощью лазерного нагрева и последующее азотирование при 540oC, отличающийся тем, что азотирование проводят в среде аммиака в течение 27 ч, а после азотирования подачу аммиака прекращают и выдерживают детали при той же температуре в течение 60 - 120 мин.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области металлургии, а именно к комбинированным способам упрочнения металлов, и может быть использовано при изготовлении прецизионных деталей, работающих в условиях знакопеременных нагрузок. Известен способ низкотемпературного азотирования легированной стали 38ХМЮА в среде аммиака. Насыщение поверхностного проводят слоя азотом проводят при температуре T=520oC в течение 24 часов (см. Лахтин Ю.М., Арзамасов Б. Н. Химико-термическая обработка металлов. - М.: Металлургия, 1985, с. 255). Недостатком известного способа является то, что при этом не обеспечивается достаточно высокая твердость и износостойкость упрочняющего покрытия. Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности является принятый в качестве прототипа способ низкотемпературного азотирования деталей из малоуглеродистых сталей, в котором предусмотрено предварительное поверхностное легирование стальных деталей нитридообразующими элементами с помощью лазерного луча. Последующее азотирование проводят при T=540oC в течение 29 часов (см. О.В.Чудина. Комбинированное поверхностное упрочнение стали (лазерное легирование + азотирование). Металловедение и термическая обработка металлов. - М., 1994, N 3, с.2-5. Недостатком известного способа является то, что формируется структура упрочненного слоя с недостаточно высокой твердостью. Кроме того, в этом способе нерационально используется насыщающий газ. Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является повышение поверхностной твердости деталей из малоуглеродистых нелегированных сталей. Поставленная техническая задача решается тем, что в известном способе низкотемпературного азотирования стальных деталей, включающем поверхностное легирование нитридообразующими элементами с помощью лазерного нагрева и последующее азотирование при T=540oC, согласно изобретению азотирование проводят в среде аммиака в течение 27 часов, а после азотирования подачу аммиака прекращают и выдерживают детали при той же температуре в течение 60-120 минут. Решение поставленной технической задачи достигается благодаря формированию в поверхностном слое стальных деталей структуры, содержащей мелкодисперсные нитриды легирующих элементов. Процесс азотирования ведется в две стадии, причем на первой стадии производят нагрев деталей предварительно легированных с помощью лазерного луча в печи до температуры T=540oC в среде аммиака в течение 27 часов. При этом формируется структура, состоящая из высоколегированного азотистого феррита и предвыделений у нитридов легирующих элементов, находящихся в когерентной связи с![способ низкотемпературного азотирования стальных деталей, патент № 2148677](/images/patents/323/2148017/945.gif)
![способ низкотемпературного азотирования стальных деталей, патент № 2148677](/images/patents/323/2148017/945.gif)
![способ низкотемпературного азотирования стальных деталей, патент № 2148677](/images/patents/323/2148010/183.gif)
1. Обработка образцов из стали 20, предварительно лазерно-легированных ванадием по способу, изложенному в прототипе. Образцы нагревали в среде аммиака до T=540oC, выдерживали 29 часов, затем охлаждали в печи. Значение микротвердости составило 18000 мПа. 2. Обработка образцов из стали 20, предварительно лазерно-легированных ванадием, проводили по предлагаемому способу, при этом выдержка в печи без подачи аммиака составляла 30 минут. Микротвердость упрочненного слоя составляет 18500 мПа, что несколько выше, чем микротвердость, получаемая при азотировании по известному способу. Это объясняется началом формирования структуры, содержащей мелкодисперсные нитриды, когда основой структуры является высоколегированный азотистый феррит, имеющий меньшую твердость. 3. Обработка образцов из стали 20, предварительно лазерно-легированных ванадием по предлагаемому способу. Образцы нагревали в среде аммиака до T= 540oC, выдерживали 27 часов, затем прекращали подачу аммиака и выдерживали при той же температуре 60 минут. Микротвердость упрочненного слоя 20000 мПа, что выше, чем микротвердость, получаемая при азотировании по известному способу. Это объясняется формированием структуры, содержащей мелкодисперсные нитриды легирующих элементов, часть из которых еще находится в когерентной связи с
![способ низкотемпературного азотирования стальных деталей, патент № 2148677](/images/patents/323/2148017/945.gif)
![способ низкотемпературного азотирования стальных деталей, патент № 2148677](/images/patents/323/2148017/945.gif)
![способ низкотемпературного азотирования стальных деталей, патент № 2148677](/images/patents/323/2148017/945.gif)
Класс C23C8/26 стальных поверхностей