PL223176B1 - Sposób gazowego azotowania lub węgloazotowania ferrytycznego stali stopowych w piecach fluidalnych - Google Patents
Sposób gazowego azotowania lub węgloazotowania ferrytycznego stali stopowych w piecach fluidalnychInfo
- Publication number
- PL223176B1 PL223176B1 PL401336A PL40133612A PL223176B1 PL 223176 B1 PL223176 B1 PL 223176B1 PL 401336 A PL401336 A PL 401336A PL 40133612 A PL40133612 A PL 40133612A PL 223176 B1 PL223176 B1 PL 223176B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- furnace
- fluidized
- bed
- carbonitriding
- retort
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 27
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 11
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 238000005256 carbonitriding Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 230000004913 activation Effects 0.000 title abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 title abstract description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 5
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 abstract 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 10
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 229910000746 Structural steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N dichromium trioxide Chemical compound O=[Cr]O[Cr]=O QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 2
- 238000000678 plasma activation Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 239000002436 steel type Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000011260 aqueous acid Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- UOUJSJZBMCDAEU-UHFFFAOYSA-N chromium(3+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Cr+3].[Cr+3] UOUJSJZBMCDAEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- LRXTYHSAJDENHV-UHFFFAOYSA-H zinc phosphate Chemical compound [Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O LRXTYHSAJDENHV-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229910000165 zinc phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
Sposób aktywacji cieplno-chemicznej stali stopowych do procesu gazowego azotowania lub węgloazotowania ferrytycznego w piecu fluidalnym z retortą korzystnie wykonaną ze stali austenitycznej chromowo-niklowej i wypełnioną elektrokorundem fluidyzowanym za pomocą dystrybutora wykonanego również ze stali austenitycznej, charakteryzuje się tym, że retortę pieca nagrzewa się do temperatury 410-490°C i fluidyzuje atmosferą technologiczną w postaci amoniaku i/lub amoniaku z dodatkiem propanu w ilości 0,5-5% objętościowych. Umieszcza się w złożu obrabiane elementy na czas od 25 do 120 min, po czym wyjmuje się obrabiane elementy ze złoża na powietrze w celu utlenienia podczas podstudzania. Następnie umieszcza się je w złożu fluidalnym innego pieca nagrzanego do temperatury azotowania lub węgloazotowania od 530°C do 590°C na czas zależny od wymaganej grubości warstwy utwardzonej lub strefy związków, a po upływie tego czasu obrabiane elementy wyjmuje z pieca i chłodzi w powietrzu, lub w studzience z zastosowaniem sprężonego powietrza, lub w wyciągniętej z pieca retorcie ze złożem fluidalnym pod ochroną atmosfery technologicznej.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób aktywacji cieplno-chemicznej stali stopowych do procesu gazowego azotowania lub węgloazotowania ferrytycznego w piecach fluidalnych, zwłaszcza trudno utwardzalnych stali stopowych jak wysokochromowej nierdzewnej lub niskostopowej stali konstrukcyjnej, a ponadto niektórych niskostopowych stali konstrukcyjnych.
Azotowanie lub węgloazotowanie pewnych gatunków stali, na przykład stali martenzytycznych jak X12Cr13, X20Cr13, X30Cr13, X12Cr39, zwłaszcza z wysoką zawartością chromu nie jest możliwe bez wstępnej aktywacji powierzchni. Znany jest sposób plazmowej aktywacji stali wysokochromowych polegający na rozpylaniu pasywnej warstewki tlenku chromu Cr2O3 za pomocą jonów gazu o wysokiej energii. Znany jest sposób aktywacji polegający na odtłuszczaniu powierzchni stali, wytrawianiu za pomocą wodnych roztworów kwasów lub soli oraz fosforanowaniu w kąpielach zawierających między innymi fosforan cynkowy. Wytworzona na powierzchni stali warstewka fosforanowa jest porowata i umożliwia penetrację azotu i/lub węgla. Znana jest też aktywacja chemiczna stali przez trawienie w roztworach powodująca przejście atomów chromu z powierzchni stali do roztworu, a tym samym zapobiegająca powstawaniu pasywnych tlenków chromu podczas nagrzewania w procesie azotowania lub węgloazotowania atmosferowego. Znany jest również sposób aktywacji wysokochromowych stali austenitycznych w procesie utleniania - redukcji polegający na nagrzewaniu wyrobów z tych stali w piecach atmosferowych w amoniaku od temperatury otoczenia do temperatury azotowania, przy czym od około 440°C dodaje się do amoniaku ok. 3% powietrza, a po osiągnięciu temperatury procesu wyłącza się dopływ powietrza i ustala właściwy skład atmosfery azotującej. W przypadku stali konstrukcyjnych powszechnie stosowane jest wstępne utlenianie przy 350°C w czasie 30-45 min. Wymienione sposoby aktywacji mają ograniczenia co do obszaru zastosowań. Aktywacja plazmowa jest ściśle powiązana z techniką plazmowego azotowania; fosforanowanie wymaga kooperacji z galwanizernią i może być stosowane tylko w azotowaniu gazowym; aktywacja w procesie utleniania - redukcji nie spełnia oczekiwań w przypadku stali nierdzewnych i nisko stopowych stali konstrukcyjnych.
Celem wynalazku było opracowanie sposobu gazowego azotowania lub węgloazotowania ferr ytycznego stali stopowych w piecach fluidalnych w celu ich utwardzenia i zwiększenia odporności na korozję.
Istota sposobu według wynalazku w piecu fluidalnym z retortą korzystnie wykonaną ze stali austenitycznej chromowo-niklowej i wypełnioną elektrokorundem fluidyzowanym za pomocą dystrybutora wykonanego również ze stali austenitycznej, polega na tym, retortę pieca, nagrzewa się do temperatury 410-490°C i fluidyzuje się atmosferą technologiczną w postaci amoniaku l/lub amoniaku z dodatkiem propanu w ilości 0,5-5% objętościowych umieszcza się w złożu obrabiane elementy na czas od 25 do 120 min, po czym wyjmuje się obrabiane elementy ze złoża na powietrze w celu utlenienia podczas podstudzania, a następnie umieszcza się je w złożu fluidalnym innego pieca nagrzanego do temperatury azotowania lub węgloazotowania od 530 do 590°C na czas zależny od wymaganej grubości warstwy utwardzonej lub strefy związków, a po upływie tego czasu obrabiane elementy wyjmuje się z pieca i chłodzi w powietrzu, lub w studzience z zastosowaniem sprężonego powietrza, lub w wyciągniętej z pieca retorcie ze złożem fluidalnym pod ochroną atmosfery technologicznej.
Zaletą sposobu według wynalazku poza utwardzeniem materiału jest możliwość wytworzenia podczas azotowania lub węgloazotowania w czasie 4 godzin strefy związków na stalach nierdzewnych, martenzytycznych podwyższających ich odporność na korozję wżerową wyrażoną wzrostem czasu ekspozycji w komorze solnej z poniżej 24 godzin do ok. 100-200 godzin. Wytworzenie właściwości ochronnych metodą niskotemperaturowego azotowania przy ok. 410°C wymagałoby zwiększenia czasu procesu do ok. 20 godzin.
Przedmiot wynalazku przedstawiono bliżej w poniższych przykładach wykonania.
P r z y k ł a d I.
W znanym piecu fluidalnym retortę ze stali austenitycznej typu 18/8 wypełniono elektrokorundem, który fluidyzowano amoniakiem za pomocą dystrybutora wykonanego również ze stali austen itycznej, przy czym retortę nagrzano do temperatury 480°C i umieszczono w niej obrabiane elementy ze stali nierdzewnej X20Cr1 3 oczyszczone z pasywnej warstewki tlenków powstałych w czasie ich leżakowania, które następnie wygrzewano w czasie 35 min. Następnie obrabiane elementy wyjęto ze złoża na powietrze w celu utlenienia i ponownie umieszczono w innym piecu fluidalnym nagrzanym do 570°C i azotowano w amoniaku przez 4 godziny, po czym detale wyjęto z pieca i szybko studzono
PL 223 176 B1 w sprężonym powietrzu. Twardość obrobionych detali na powierzchni wyniosła ok. 1100HV1, grubość warstwy związków ok. 16 ąm, a grubość warstwy utwardzonej ok. 140 ąm.
P r z y k ł a d II.
W znanym piecu fluidalnym z retortą ze stali austenitycznej typu 18/8 wypełniono elektrokoru ndem, który fluidyzowano amoniakiem z dodatkiem ok. 1,5% propanu za pomocą dystrybutora wykonanego również ze stali austenitycznej, przy czym retortę nagrzano do temperatury 480°C i umies zczono w niej obrabiane elementy ze stali nierdzewnej X20Cr13 oczyszczone z pasywnej warstewki tlenków powstałych w czasie ich leżakowania, które następnie wygrzewano w czasie 35 min. Następnie obrabiane elementy wyjęto ze złoża na powietrze w celu utlenienia i ponownie umieszczono w innym piecu fluidalnym nagrzanym do 570°C i węgloazotowano w amoniaku z dodatkiem 1,5% propanu przez 4 godziny, po czym detale wyjęto z pieca i szybko studzono w sprężonym powietrzu. Twardość na powierzchni wynosiła ok. 1050HV1, grubość warstwy związków ok. 16 ąm, a grubość warstwy utwardzonej ok. 120 ąm.
Dla wykazania korzystnych skutków sposobu według wynalazku przeprowadzono poniższe b adania porównawcze. Próbki obrabianych elementów ze stali konstrukcyjnej niskostopowej 38HMJ azotowano w piecu fluidalnym w amoniaku przy temperaturze 570°C w czasie 2 godzin po uprzedniej aktywacji ich powierzchni, czyli nagrzaniu w amoniaku w złożu pieca fluidalnego przy temperaturze 480°C, w czasie 35 min i studzeniu w powietrzu. Parametry tak obrobionych próbek porównano z próbkami z tej samej stali konstrukcyjnej niskostopowej 38HMJ, które poddano wyłącznie procesowi azotowania w temperaturze 570°C.
Badania próbek wykazały znacznie zróżnicowane parametry warstw azotowanych, przedstawione w poniższej tablicy.
| Wariant obróbki | Twardość na powierzchni | Grubość warstwy utwardzonej w ąm | Grubość warstwy związków w ąm |
| Z aktywacją | 1020 | 150 | 8 |
| Bez aktywacji | 650 | 60 | Brak warstwy |
Przedstawione wyniki świadczą o celowości stosowania aktywacji cieplno-chemicznej do intensyfikacji procesu azotowania.
Claims (1)
- Zastrzeżenie patentoweSposób gazowego azotowania lub węgloazotowania ferrytycznego stali stopowych w piecach fluidalnych z retortą korzystnie wykonaną ze stali austenitycznej chromowo-niklowej i wypełnioną elektrokorundem fluidyzowanym za pomocą dystrybutora wykonanego również ze stali austenitycznej, znamienny tym, że retortę pieca nagrzewa się do temperatury 410-490°C i fluidyzuje się atmosferą technologiczną w postaci amoniaku i/lub amoniaku z dodatkiem propanu w ilości 0,5-5% objętościowych umieszcza się w złożu obrabiane elementy na czas od 25 do 120 min, po czym wyjmuje się obrabiane elementy ze złoża na powietrze w celu utlenienia podczas podstudzania, a następnie umieszcza się je w złożu fluidalnym innego pieca nagrzanego do temperatury azotowania lub węgloazotowania od 530°C do 590°C na czas zależny od wymaganej grubości warstwy utwardzonej lub strefy związków, a po upływie tego czasu obrabiane elementy wyjmuje się z pieca i chłodzi w powietrzu, lub w studzience z zastosowaniem sprężonego powietrza, lub w wyciągniętej z pieca retorcie ze złożem fluidalnym pod ochroną atmosfery technologicznej.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL401336A PL223176B1 (pl) | 2012-10-24 | 2012-10-24 | Sposób gazowego azotowania lub węgloazotowania ferrytycznego stali stopowych w piecach fluidalnych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL401336A PL223176B1 (pl) | 2012-10-24 | 2012-10-24 | Sposób gazowego azotowania lub węgloazotowania ferrytycznego stali stopowych w piecach fluidalnych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL401336A1 PL401336A1 (pl) | 2014-04-28 |
| PL223176B1 true PL223176B1 (pl) | 2016-10-31 |
Family
ID=50514977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL401336A PL223176B1 (pl) | 2012-10-24 | 2012-10-24 | Sposób gazowego azotowania lub węgloazotowania ferrytycznego stali stopowych w piecach fluidalnych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL223176B1 (pl) |
-
2012
- 2012-10-24 PL PL401336A patent/PL223176B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL401336A1 (pl) | 2014-04-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8845823B2 (en) | Method of activating an article of passive ferrous or non-ferrous metal prior to carburising, nitriding and /or nitrocarburising | |
| US9260775B2 (en) | Low alloy steel carburization and surface microalloying process | |
| WO2005067469A2 (en) | Method for carburizing steel components | |
| JP6194057B2 (ja) | 鋼材の表面処理剤および鋼材の表面処理方法 | |
| CN107245691B (zh) | 金属材料复合热处理表面强化方法 | |
| KR102922098B1 (ko) | 자가-부동태화 금속의 화학적 활성화 | |
| US20030205297A1 (en) | Carburizing method | |
| RU2532777C1 (ru) | Способ комбинированной химико-термической обработки деталей машин из теплостойких сталей | |
| PL223176B1 (pl) | Sposób gazowego azotowania lub węgloazotowania ferrytycznego stali stopowych w piecach fluidalnych | |
| JP2016216774A (ja) | 浸炭装置と浸炭方法 | |
| CN109923219A (zh) | 用于对由高合金钢制成的工件进行热处理的方法 | |
| Belkin et al. | Plasma electrolytic hardening and nitrohardening of medium carbon steels | |
| CN106498340A (zh) | 机械零件表面处理方法 | |
| Kumar et al. | Surface hardening of AISI 304, 316, 304L and 316L ss using cyanide free salt bath nitriding process | |
| Chawla et al. | Anti-corrosion treatment for bearing steel | |
| PL237076B1 (pl) | Sposób gazowego węgloazotowania hybrydowego stali stopowych w piecach fluidalnych | |
| CN104694873B (zh) | 用于对由奥氏体不锈钢制成的深拉件或冲压弯折件进行硝基渗碳的方法 | |
| Kumar et al. | Impact of forging conditions on plasma nitrided hot-forging dies and punches | |
| CN105714239A (zh) | 一种销轴渗氮工艺 | |
| Senatorski et al. | Wear resistance characteristics of thermo-chemically treated structural steels | |
| RU2830082C2 (ru) | Способ обработки карданных колец игольчатых подшипников из стали | |
| Jeníček et al. | Effect of silicon on stability of austenite during isothermal annealing of low-alloy steel with medium carbon content in the transition region between pearlitic and bainitic transformation | |
| KR100922619B1 (ko) | 고강도 강재 및 그 제조방법 | |
| Sabri | Experimental study of pack carburizing of carbon Steel | |
| Yeh et al. | Influence of Vacuum Heat Treatment and Salt-Bath Nitrocarburization on the Corrosion Behavior of JIS SKD61 and DH31S Hot Work Steels |