RU2190687C2 - Способ парооксидирования изделий из сплавов на основе железа в псевдоожиженном слое - Google Patents
Способ парооксидирования изделий из сплавов на основе железа в псевдоожиженном слое Download PDFInfo
- Publication number
- RU2190687C2 RU2190687C2 RU2000128236/02A RU2000128236A RU2190687C2 RU 2190687 C2 RU2190687 C2 RU 2190687C2 RU 2000128236/02 A RU2000128236/02 A RU 2000128236/02A RU 2000128236 A RU2000128236 A RU 2000128236A RU 2190687 C2 RU2190687 C2 RU 2190687C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steam
- products
- iron
- fluidized bed
- powder
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims description 21
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 15
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 claims description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 7
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 7
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 4
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 4
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к химико-термической обработке сплавов на основе железа, преимущественно полученных спеканием порошков, и может найти применение в машиностроении в основном с целью повышения сопротивления коррозии, а также повышения твердости и износостойкости поверхностного слоя. Задачей изобретения является упрощение технологии процесса парооксидирования в псевдоожиженном слое. Данный способ включает нагрев изделий в печи в слое инертного материала, псевдоожиженного паром. Изделие предварительно подогревают до 150-200oС в слое инертного материала, псевдоожиженного воздухом, а последующий нагрев осуществляют до 400-570oС, при этом псевдоожижение паром осуществляют путем прерывистой подачи воды непосредственно в газораспределитель печи. Техническим результатом данного изобретения является устранение паронагревателя из технологической цепочки, улучшение самого процесса парооксидирования вследствие осуществления прерывистой подачи воды в рабочее пространство, сокращение времени процесса парооксидирования и повышение коррозионной стойкости порошковых изделий в 1,5-3,0 раза.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к химико-термической обработке сплавов на основе железа, преимущественно полученных спеканием порошков, и может найти применение в машиностроении в основном с целью повышения сопротивления коррозии, а также повышения твердости и износостойкости поверхностного слоя.
Процесс парооксидирования заключается в окислении поверхности изделий при температурах 400-570oС при обработке их водяным паром. Температура процесса зависит от требуемой толщины окисленного слоя, а также от степени легирования применяемых сплавов. Наиболее удобным является применение процесса парооксидирования для обработки порошковых изделий.
Известно, что порошковые изделия содержат большое количество пор, количество которых может достигать 16-20% и более, что зависит от технологии получения данных изделий [1]. В связи с этим порошковые изделия характеризуются низкой коррозионной стойкостью, т.к. при контакте с агрессивными жидкими средами происходит их проникновение по имеющимся порам вглубь изделия, что приводит к внутреннему окислению и ухудшению свойств порошковых изделий.
Венгерским химиком Жеки [2-5] был предложен способ обработки порошковых изделий перегретым водяным паром, в результате которого на поверхности изделий образуется окисная пленка, закрывающая поры и препятствующая проникновению жидкости вглубь изделия.
Однако этот способ имеет ряд недостатков, заключающихся в длительности процесса (6-8 часов) и недостаточно плотной пленке, получаемой при парооксидировании, которая состоит из плотного окисла Fе3O4 и рыхлого окисла Fе2О3.
Дальнейшее развитие способа парооксидирования связано с применением более интенсивных способов нагрева обрабатываемых изделий и, в частности, с применением кипящего слоя.
Применение кипящего слоя для парооксидирования порошковых деталей позволяет резко сократить время парооксидирования порошковых изделий примерно в 15 раз и получать более плотные пленки, состоящие из окисла Fе3O4, при этом наблюдается резкое увеличение коррозионной стойкости изделий, обработанных в кипящем слое, по сравнению с обычным парооксидированием, примерно в 6-8 раз.
Однако во всех известных способах парооксидирования для получения перегретого водяного пара применяется паронагреватель. Наиболее близким к заявляемому является способ парооксидирования изделий из сплавов на основе железа в псевдоожиженном слое [6], в котором применяется скоростной нагрев изделий (индукционный либо в кипящем слое). При этом нагрев изделий происходит в струе водяного пара до 400-550oС и последующем охлаждении на воздухе.
Задачей заявляемого способа парооксидирования является упрощение технологии процесса парооксидирования в псевдоожиженном слое за счет устранения паронагревателя из технологической цепочки, улучшение самого процесса парооксидирования вследствие осуществления прерывистой подачи воды в рабочее пространство, сокращение времени процесса парооксидирования и повышение коррозионной стойкости порошковых изделий в 1,5-3,0 раза.
Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что процесс получения водяного пара с необходимой температурой достигается прерывистым дозированным введением воды непосредственно в рабочую камеру, предварительно нагретую до рабочей температуры при воздушном ожижении инертного материала (корунда). При псевдоожижении воздухом осуществляется нагрев садки до температуры выше температуры конденсации водяного пара (≈200oС). Время выдержки определяется массой садки и мощностью печи. По окончании нагрева подача воздуха отключается и подается вода. При этом псевдоожижение паром имеет нестационарный характер. Сам процесс парооксидирования осуществляется в псевдоожиженном слое инертного материала (корунда) в интервале температур 400-570oС в течение 15-60 мин. Пульсирующий поток пара обеспечивает пульсации давления паровой смеси, которые интенсифицируют процесс окисления и позволяют обрабатывать глубокие закрытые полости, соединяющиеся с поверхностью тонкими капиллярными каналами [7]. В первую очередь это касается порошковых изделий, пористость которых высока, причем отдельные поры могут объединяться в достаточно протяженные каналы, соединенные с внешней поверхностью изделий. Обработка таких каналов при стационарном воздействии невозможна ввиду их крайне высокого гидравлического сопротивления, а пульсация парогазовой среды позволяет организовать подвод окислителя. Нестационарное воздействие газовой среды с целью обработки внутренних полостей, соединяемых с поверхностью изделия капиллярными каналами (лопатки газовых турбин), известно [8].
Пульсация в упомянутом способе создается с помощью вибрации контейнера, в котором размещены изделия. Использование источника в конденсированном состоянии позволяет легко решить проблему прерывистой подачи окислителя и создание пульсации паровой среды. Прерывание потока осуществляется с помощью капельницы, клапанов, срабатывающих на переполнение емкости с водой, насосом-дозатором. Большая разница удельных объемов окислителя в конденсированном и парообразном состояниях позволяет, с одной стороны, обеспечить псевдоожижение в печах промышленных габаритов, а с другой - решить проблему прерывания с помощью микроустройств.
Изделия размещаются в слое электрокорунда, псевдоожижаемом паром, время процесса от 15 до 60 минут, нагрев в интервале температур 400-570oС. Образование пара происходит в газораспределителе печи при прерывистой подаче в него воды из емкости, оснащенной устройством прерывания (капельница, клапан, микронасос-дозатор). При размещении холодной садки в слое, псевдоожижаемом паром, возможна конденсация пара на поверхности холодных изделий и образование "шубы" из частиц корунда, препятствующих быстрому нагреву и ухудшающих качество поверхности изделий. Поэтому целесообразно осуществлять предварительный подогрев садки выше температуры конденсации пара (≈200oС). Это может быть осуществлено при начальном псевдоожижении слоя воздухом с последующим переводом на псевдоожижение паром.
По сравнению с прототипом достигается создание пульсации паровой среды до 10 кПа с частотой 0,1-1 Гц, что позволяет обрабатывать внутренние полости и интенсифицирует как процесс нагрева изделий, так и сам процесс окисления.
ПРИМЕР
Согласно предлагаемому способу были обработаны порошковые изделия (шестерни) в электропечи с диаметром реторты 280 мм, высотой слоя корунда 1,5 м при подаче воды с помощью капельного устройства с расходом воды 3 л в час.
Согласно предлагаемому способу были обработаны порошковые изделия (шестерни) в электропечи с диаметром реторты 280 мм, высотой слоя корунда 1,5 м при подаче воды с помощью капельного устройства с расходом воды 3 л в час.
Изделия нагревались до температуры 550oС в течение 30 минут. При этом получили однофазный слой Fе3O4 толщиной ≈50 мкм с твердостью HV≈470 - 700, в матрице HV≈175-200. Наблюдаемый привес составил 1,25.
Сравнительные эксперименты со стационарной продувкой пара показали, что при том же режиме обработки толщина слоя на 20% ниже, а глубокие поры не закрылись полностью.
Проведенные коррозионные испытания 10 изделий в 3%-ном NaCl показали, что следы коррозии наблюдались при стационарной продувке паром после 4 суток, а при нестационарной продувке - после 6-8 суток.
ЛИТЕРАТУРА
1. Анциферов В.Н., Акименко В.Б., Гревков Л.М. Порошковые легированные стали. - М.: Металлургиздат. 1991.
1. Анциферов В.Н., Акименко В.Б., Гревков Л.М. Порошковые легированные стали. - М.: Металлургиздат. 1991.
2. Szeki P. Metalloberflache. 1960, 9, 14, 266.
3. Szeki P. Hung Heavy Industry, 1964, 45, 37-40.
4. Szeki P. Mach Hayd Electr. Engng Oversaas, 1964, 36, 24, 34-35.
5. Szeki P. Abhandl, deusch, Akad. Wiss berlin, R, Math, Phys. And Techn., 1966, 1, 357.
6. Заваров А.С., Баскаков А.П., Грачев С.В., Файншмидт Е.М., Пирогов Ю. Б. Применение псевдоожиженного слоя для термической и химико-термической обработки. Металоведение и термическая обработка металлов. 10. 1984, с. 35-40.
7. Авт. св. 1321523, СССР, МКИ В 22 3/24. Файншмидт Е.М., Каржавин В.В., Кордюков И. и др. Способ парооксидирования спеченных изделий из порошков железа. Бюл. 27, 1987.
8. Алексеев Ю. Исследование и разработка печей и ванн с кипящим слоем для термической обработки малогабаритных изделий. Свердловск. УПИ. 1980.
9. Авт. св. 1316294, СССР. Способ алитирования в виброкипящем слое изделий. Баскаков А. П. , Векслер Ю.Г., Заваров А.С. и др. Зарег. 07.06.87 //Открытия, изобретения - 1987, 21, с.268.
Claims (1)
- Способ парооксидирования изделий из сплавов на основе железа, преимущественно порошковых, включающий нагрев изделий в печи в слое инертного материала, псевдоожиженного паром, отличающийся тем, что изделия предварительно подогревают до 150-200oС в слое инертного материала, псевдоожиженного воздухом, а последующий нагрев осуществляют до 400-570oС, при этом псевдоожижение паром осуществляют путем прерывистой подачи воды непосредственно в газораспределитель печи.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000128236/02A RU2190687C2 (ru) | 2000-11-13 | 2000-11-13 | Способ парооксидирования изделий из сплавов на основе железа в псевдоожиженном слое |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000128236/02A RU2190687C2 (ru) | 2000-11-13 | 2000-11-13 | Способ парооксидирования изделий из сплавов на основе железа в псевдоожиженном слое |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2190687C2 true RU2190687C2 (ru) | 2002-10-10 |
| RU2000128236A RU2000128236A (ru) | 2002-10-27 |
Family
ID=20241998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000128236/02A RU2190687C2 (ru) | 2000-11-13 | 2000-11-13 | Способ парооксидирования изделий из сплавов на основе железа в псевдоожиженном слое |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2190687C2 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU379685A1 (ru) * | 1969-12-08 | 1973-04-20 | Способ термического оксидирования металлических изделий | |
| SU1321523A1 (ru) * | 1985-09-23 | 1987-07-07 | Предприятие П/Я А-1605 | Способ парооксидировани спеченных изделий из порошков железа |
| US5413642A (en) * | 1992-11-27 | 1995-05-09 | Alger; Donald L. | Processing for forming corrosion and permeation barriers |
| WO1995018247A1 (en) * | 1993-12-30 | 1995-07-06 | Tadahiro Ohmi | Method of forming oxidized passive film, ferrite system stainless steel, fluid feed system and fluid contact component |
| CN1074717C (zh) * | 1997-07-03 | 2001-11-14 | 利优比株式会社 | 印刷机的印版夹持装置 |
-
2000
- 2000-11-13 RU RU2000128236/02A patent/RU2190687C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU379685A1 (ru) * | 1969-12-08 | 1973-04-20 | Способ термического оксидирования металлических изделий | |
| SU1321523A1 (ru) * | 1985-09-23 | 1987-07-07 | Предприятие П/Я А-1605 | Способ парооксидировани спеченных изделий из порошков железа |
| US5413642A (en) * | 1992-11-27 | 1995-05-09 | Alger; Donald L. | Processing for forming corrosion and permeation barriers |
| WO1995018247A1 (en) * | 1993-12-30 | 1995-07-06 | Tadahiro Ohmi | Method of forming oxidized passive film, ferrite system stainless steel, fluid feed system and fluid contact component |
| CN1074717C (zh) * | 1997-07-03 | 2001-11-14 | 利优比株式会社 | 印刷机的印版夹持装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЗАВАРОВ А.С. и др. Применение псевдоожиженного слоя для термической и химико-термической обработки. Металловедение и термическая обработка металлов. - М.: Машиностроение, №10, 1994, с.38-39. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4623400A (en) | Hard surface coatings for metals in fluidized beds | |
| CN103314132B (zh) | 金属物体的表面处理 | |
| JP6477919B2 (ja) | 高温金属の冷却方法及び溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法 | |
| Pertek et al. | Microstructure and properties of composite (B+ C) diffusion layers on low-carbon steel | |
| Madanipour et al. | Investigation of the formation of Al, Fe, N intermetallic phases during Al pack cementation followed by plasma nitriding on plain carbon steel | |
| EP1664379B1 (en) | Metallization of substrate (s) by a liquid/vapor deposition process | |
| RU2005141760A (ru) | Простая система химического осаждения из паров и способы нанесения многометаллических алюминидных покрытий | |
| US5039357A (en) | Method for nitriding and nitrocarburizing rifle barrels in a fluidized bed furnace | |
| Berns et al. | Solution nitriding of stainless steels for process engineering | |
| Maldzinski et al. | Concept of an economical and ecological process of gas nitriding of steel | |
| CN101851749B (zh) | 低温流动层法制备氮化钒涂层方法及其装置 | |
| US7115174B2 (en) | Method for producing and oxide layer on metallic elements | |
| US2176473A (en) | System for heat treatment | |
| RU194660U1 (ru) | Устройство для газотермического оксидирования металлических изделий | |
| JP5984037B2 (ja) | 金属拡散層製造方法及び鉄鋼材 | |
| RU2222637C1 (ru) | Способ диффузионного насыщения деталей | |
| WO1991004351A1 (en) | Process for protective finishing of ferrous workpieces | |
| RU2186873C2 (ru) | Способ многокомпонентного диффузионного насыщения поверхностей деталей | |
| Tabaza et al. | CVD technology for preparing chromium oxide coatings, study of the kinetics of growth of coatings | |
| KR100312838B1 (ko) | 개선된 알루미나이징 처리 방법 및 그 장치 | |
| RU2081936C1 (ru) | Способ нанесения многокомпонентного покрытия на стальные изделия | |
| Mukherji et al. | Diffusion coatings on steel | |
| US7160576B2 (en) | Method and device for blacking components | |
| Shveev | Displaying structural property and inheritance of cast iron surfacing on steel base | |
| RU194657U1 (ru) | Устройство для газотермического оксидирования изделий из титана и титаносодержащих сплавов |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20031114 |