Нитроцементующие атмосферы делят на три группы: а) атмосферы, приготовленные смешением газа-носителя с углеводородами и аммиаком; б) атмосферы, приготовленные из аммиака с углеводородом; в) атмосферы, полученные пиролизом из жидкостей. Независимо от группы нитроцементующая атмосфера состоит из следующих компонентов: С—СО—СОз—Нд—СН,,—N—HCN—NHg—HzO. Атмосферы на базе газа-носителя с добавкой углеводородов и аммиака — самый распространенный тип нитроцементующих атмосфер. В качестве газа-носителя используют эндотермический газ (эндогаз), азот и экзотермический газ, очищенный от CO и влаги. Газ-носитель разбавляет углеводороды и аммиак, уменьшая скорость их термической диссоциации, и, кроме того, стабилизирует метан, являющийся основным источником углерода при насыщении стали. На практике в качестве газа-носителя применяют почти везде эндогаз. Состав получаемого эндогаза очень чувствителен к пропорции компонентов сгораемой смеси.
При приготовлении нитроцементующей атмосферы на основе эндогаза к нему добавляют определенные количества метана (или пропан-бутана) и аммиака, зависящие от многих условий нитроцементации в печи (от температуры процесса, площади поверхности садки, интенсивности циркуляции атмосферы в печи и др.).
Атмосферы из углеводородов и аммиака — простой и дешевый тип нитроцементующих атмосфер. В качестве углеводородов применяют газообразные карбюризаторы (природный газ, пропан, и др.) и жидкие (керосин, пиробензол, нефть и др.). Такие атмосферы образуются непосредственно в рабочем пространстве печи
при температуре нитроцементации. Недостаток их—выделение сажи, которое можно частично ограничить, увеличив количество подаваемого в печь аммиака. Однако последнее может привести к пересыщению азотом нитроцементо-ванного слоя, что вызовет ухудшение его свойств. При выпадении сажи в печи ее можно выжигать, периодически продувая печь воздухом.
Количество подаваемых в печь углеводородов и аммиака определяют в каждом отдельном случае при отработке процесса нитроцементации на конкретном оборудовании. Типичные составы атмосфер из углеводородов и аммиака следующие:
1) 33% пропана + 67% МНз; 2) 10% пропана + 90% NHa; 3) бООсм^ч керосина + 4- 120 л/ч NH3; 4) 500 смЧ/ч нефти + 150 л/ч NH^.
Нитроцементующие атмосферы из жидкостей образуются при подаче в печь жидкости, способной при определенной температуре разлагаться с выделением диффузионно активных углерода и азота. Такие жидкости можно получать смешением азотистых жидкостей, представляющих собой соединения азота с жидкостями (скипидар, ацетон, этиловый спирт). В ЧССР, например, разработаны Нитроцементующие жидкости, содержащие пиридин и анилин. В качестве цементующей жидкости-носителя применяют тераль-смесь, содержащую 40% скипидара, 30% ацетона и 30% спирта. Состав атмосфер, образующихся из нитроцементующих жидкостей в рабочем пространстве печи, приведен в табл. 124. Способность таких нитроцементующих атмосфер насыщать поверхность стали азотом можно изменять, регулируя содержание анилина или пиридина в смеси.
В отечественной производственной практике для нитроцементации используют также триэтаноламин, представляющий собой прозрачную маслянистую жидкость желто-коричневого цвета [77, 426]. Молекулярная масса триэтанола-мина__149, температура замерзания 4 °С, температура кипения 227 °С, вязкость при 20 °С—0,2 Па, химическая формула (С^Н^ОН)д N. При нитроцементации триэтаноламином сажа в печи не образуется, так как избыток углерода связывается в окись углерода кислородом, входящим в состав триэтаноламина. Однако в интервале 200—300 °С триэтаноламин разлагается с образованием смолистых отложений, поэтому в питающей системе печи рекомендуется применять специальную конструкцию ввода триэтаноламина или охлаждать водой трубопровод, подводящий триэтаноламин в печь.
Цианирование следует применять для поверхностного упрочнения деталей небольших габаритных размеров, толщина слоя которых по техническим условиям не должна превышать 0,5 мм. Использование цианирования для мелких деталей имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами. Высокая скорость нагрева в расплавленных солях обеспечивает быстрое насыщение стали азотом и углеродом, а равномерный нагрев деталей в расплаве — получение минимальной деформации. Чистота получаемой поверхности изделий при этом достаточно высока, и изделия не требуют в дальнейшем обработки. Детали на ХТО должны поступать обезжиренными и сухими, без следов коррозии.
При цианировании применяют расплавы, содержащие активные и «нейтральные» (неактивные) соли. В табл. 125 и 126 приведены составы ванн, наиболее широко применяемые для низко-, средне- и высокотемпературного цианирования [7, 59, 77, 428]. Входящий в составы для цианирования цианплав ГИПХ содержит, %: Са (СМ)а 43—48, CaCNz 2—3; CaClz 14—16; NaCI 30—35; С 4—5 и CaFaO,8.
Для поверхностного упрочнения стали на небольшую толщину (0,05—0,40 м,м) особенно для мелких и тонкостенных деталей, широкое распространение получили соляные ванны для средне- и высокотемпературного цианирования, в состав которых входит желтая кровяная соль KiFe (CN)g взамен ядовитых цианистых солей NaCN, Ca (СМ)а и др. Желтая кровяная соль в твердом и расплавленном состоянии неядовита и в обращении неопасна.
Значительный практический интерес при ХТО инструмента, изготовленного из теплостойких сталей, представляет состав для низкотемпературного цианирования, разработанный Д. А. Прокошкиным [429] и содержащий нетоксичные соли — циановокислый калий KCNO или циановокислый натрий NaCNO. Эти соли можно использовать каждую в отдельности или в смеси. Предпочтительнее использование циановокислого калия, имеющего более низкую температуру плавления. Для интенсификации низкотемпературного цианирования с цианатом калия (или цианатом натрия) и перемешивания расплава ванну подвергают продувке воздухом в количестве 2,0—2,5 л/ч на 1 кг расплава.
В зависимости от химического состава стали насыщение проводят при следующих температурах: стали Р18, ЗХ2В8Ф, 4Х5В2ФС, 4Х5МС при 560, стали Р9, Р6М5 при 550 и сталь Х12 при 540 °С.
Для режущего инструмента с тонкой .рабочей кромкой (резьбовые фрезы, метчики и др.) следует получать слой толщиной 10—15 мкм, для сверл и зенкеров 15—20 мкм, а для штампов и деталей прессформ 50—200 мкм.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.