Крупнейшая бесплатная информационно-справочная система онлайн доступа к полному собранию технических нормативно-правовых актов РФ. Огромная база технических нормативов (более 150 тысяч документов) и полное собрание национальных стандартов, аутентичное официальной базе Госстандарта. GOSTRF.com - это более 1 Терабайта бесплатной технической информации для всех пользователей интернета. Все электронные копии представленных здесь документов могут распространяться без каких-либо ограничений. Поощряется распространение информации с этого сайта на любых других ресурсах. Каждый человек имеет право на неограниченный доступ к этим документам! Каждый человек имеет право на знание требований, изложенных в данных нормативно-правовых актах!

  


|| ЮРИДИЧЕСКИЕ КОНСУЛЬТАЦИИ || НОВОСТИ ДЛЯ ДЕЛОВЫХ ЛЮДЕЙ ||
Поиск документов в информационно-справочной системе:
 

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

НАДЕЖНОСТЬ В ТЕХНИКЕ. МЕТОДЫ
ВЫБОРА, РЕГУЛИРОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ
СРЕД ДЛЯ ГАЗОВОГО И ЖИДКОСТНОГО
АЗОТИРОВАНИЯ

РД 50-186-80

Москва

ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ

1980

РАЗРАБОТАНЫ Министерством высшего м среднего специального образования СССР, Государственным комитетом СССР по стандартам

ИСПОЛНИТЕЛИ

Ю.М. Лахтин; В.Н. Гурашев (руководители темы); Я.Д. Коган; Г.В. Гладова; Т.К. Кантерина; В.А. Бородин; А.Н. Мальшаков

ВНЕСЕНЫ Министерством высшего и среднего специального образования СССР

УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 19 марта 1980 г. № 1226

РУКОВОДЯЩИЙ НОРМАТИВНЫЙ ДОКУМЕНТ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Надежность в технике. Методы выбора, регулирования и
контроля сред для газового и жидкостного
азотирования

РД
50-186-80

РДМУ
Введены впервые

Утверждены Постановлением Госстандарта от 19 марта 1980 г. № 1226, срок введения установлен с 1 июля 1981 г.

Настоящие методические указания предназначены для предприятий, производственных объединений и организаций, применяющих азотирование как метод поверхностного упрочнения изделий для повышения их надежности.

Методические указания устанавливают области применения газового и жидкостного азотирования, выбор насыщающих сред в зависимости от назначения упрочненных изделий, режимы азотирования, методы регулирования п контроля процессов азотирования.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Азотирование применяют с целью повышения поверхностной твердости, износостойкости, теплостойкости, усталостной прочности и коррозионной стойкости изделий машиностроения.

1.2. Процессы азотирования классифицируют, в зависимости от температуры проведения процесса, способа нагрева и агрегатного состояния насыщающей среды. Классификация процессов азотирования представлена на чертеже.

Примечание. В настоящих методических указаниях рассмотрены вопросы низкотемпературного газового и жидкостного азотирования сталей.

1.3. Технологические возможности процесса азотирования позволяют создавать на металлах и сплавах поверхностные диффузионные слои, которые в сочетании с объемными свойствами материала придают изделиям комплекс механических и физико-химических свойств, определяющих их эксплуатационную надежность.

1.4. Выбор соответствующей марки стали, температурно-временного режима азотирования и состава насыщающей среды обеспечивает создание механических и физико-химических свойств диффузионного слоя. Это достигается за счет образования в поверхностном слое изделия высокоазотистых нитридных или карбонитридных фаз и диффузионной зоны внутреннего азотирования.

1.4.1. Нитридная (карбонитридная) зона оптимального состава и строения поверхности изделий обеспечивает им высокую коррозионную стойкость, износо- и задиростойкость.

1.4.2. Диффузионный слой с развитой зоной внутреннего азотирования способствует повышению пределов прочности и выносливости изделий.

1.4.3. Оптимизацию структуры, строения, плотности и размеров нитридной (карбонитридной) зоны и зоны внутреннего азотирования для данного материала осуществляют регулированием активности насыщающих сред и, применением оптимальных режимов химико-термической обработки.

1.5. Эффект азотирования в значительной мере зависит от правильного проведения подготовительных и заключительных операций*.

________________

* Методы оценки показателей качества азотированного слоя (см. Рекомендации «Упрочнение стальных изделий химико-термической обработкой. Поверхностное насыщение углеродом и азотом. Методы оценки показателей качества». М., Изд-во стандартов, 1976, 63 с.).

1.5.1. Для получения требуемого комплекса физико-механических свойств поверхностного слоя и сердцевины перед азотированием изделия подвергают термической обработке. Температуру отпуска после закалки назначают на 20 - 30 °С выше температуры азотирования.

Примечание. Для некоторых сталей существует возможность совмещения режима отпуска (старения) с процессом азотирования.

1.5.2. С целью предотвращения снижения толщины диффузионного слоя и получения «пятнистой» твердости перед азотированием производят специальную подготовку поверхности изделий.

1.5.2.1. Поверхность изделий перед азотированием обезжиривают для удаления следов масла, эмульсии и т.п. электролитическим методом или промывают в различных растворителях, например, МЛ-51, МЛ-52 (ТУ 84-228-71), КМ-1 (ТУ 38-10706-76).

1.5.2.2. Коррозионно-стойкие стали перед азотированием подвергают травлению в водных растворах кислот для удаления окисной пленки. Для депассивации высокохромистых сталей применяют четыреххлористый углерод или хлористый аммоний.

1.5.2.3. Для местной защиты поверхности изделий от азотирования применяют: защитные обмазки; гальваническое покрытие оловом; химическое или гальваническое никелирование (для коррозионно-стойких сталей); метод окисления (для аустенитных высокомарганцовистых, дисперсионно-упрочненных сталей).

1.5.3. Азотирование - завершающая операция технологического процесса, после которой может следовать шлифование или доводка. При последующей механической обработке после азотирования возможно ухудшение качества изделий за счет частичного или неравномерного удаления поверхностных зон диффузионного слоя.

Классификаций процессов азотирования

1.6. Процесс азотирования обеспечивает высокую точность изготовления изделий. После азотирования деформация изделий минимальна. Поэтому при выборе метода поверхностного упрочнения по критерию минимальной деформации предпочитают низкотемпературное азотирование другим методам химико-термической обработки.

2. СТАЛИ, ПОДВЕРГАЕМЫЕ АЗОТИРОВАНИЮ

2.1. Назначение изделия, условия эксплуатации, а также цель, с которой проводится процесс поверхностного упрочнения, определяют выбор конкретной азотируемой стали.

2.2. Процессу азотирования подвергают в принципе все стали, используемые в машиностроении.

Примечание. Не рекомендуется подвергать азотированию стали с высоким содержанием никеля (более 20 %).

2.3. Выбранные стали должны обеспечивать работоспособность изделия в целом как поверхности, так и сердцевины. В первом случае это достигают оптимальными технологическими режимами азотирования, во втором - термической обработкой изделия перед азотированием.

3. ВЫБОР НАСЫЩАЮЩИХ СРЕД ДЛЯ ГАЗОВОГО И ЖИДКОСТНОГО АЗОТИРОВАНИЯ

3.1. Идентичное строение и состав диффузионного слоя, а следовательно, и комплекс физико-механических свойств изделий получают как при газовом, так и при жидкостном азотировании.

3.2. Основными критериями выбора насыщающих сред азотирования являются:

химический состав стали;

назначение применяемого метода;

возможность управления технологическим процессом;

обеспечение непрерывности технологического процесса;

экономичность метода;

обеспечение безопасности обслуживающего персонала и охраны окружающей среды.

3.3. Состав насыщающей среды должен обеспечивать получение диффузионного слоя оптимального состава и строения, определяющего работоспособность изделий в требуемых условиях эксплуатации.

3.4. Регулирование технологического процесса обеспечивает стабильность его протекания, воспроизводимость и получение диффузионного слоя требуемого состава и строения.

4. ГАЗОВОЕ АЗОТИРОВАНИЕ

4.1. Газовое азотирование применяют для поверхностного упрочнения углеродистых и легированных конструкционных сталей и сплавов, нитраллоев для получения высокой поверхностной твердости, сохраняющейся при длительном нагреве. При газовом азотировании толщина диффузионного слоя достигает 0,5 мм.

4.2. Процесс газового азотирования позволяет осуществить регулирование процесса насыщения для получения диффузионного слоя оптимального состава и строения, непрерывность процесса азотирования изделий массового производства и обеспечение безопасности труда.

4.3. Газовое азотирование проводят в печах различной конструкции периодического и непрерывного действия - шахтных, камерных, толкательных и конвейерных. Основные типы печей приведены в справочном приложении.

4.4. Температуру азотирования выбирают в зависимости от химического состава азотируемой стали, требуемой твердости поверхности, конструктивной жесткости изделий и установленного допуска на величину деформации при азотировании. Чем выше температура азотирования, тем, при прочих равных условиях, больше толщина слоя, ниже твердость поверхности и больше деформация.

4.5. Для сокращения длительности азотирования используют двухступенчатый режим. В этом случае твердость поверхности несколько ниже, чем при азотировании с постоянной температурой, а деформация несколько больше.

4.6. В качестве насыщающей среды для газового азотирования используют:

аммиак;

аммиак, разбавленный азотом (водородом, инертным газом, продуктами диссоциации аммиака);

аммиак с добавлением углеродосодержащих газов (природный газ, эндогаз, экзогаз, продукты пиролиза триэтаноламина, синтина, керосина и др.);

аммиак с добавлением серосодержащих веществ.

4.7. Азотирование в аммиаке

4.7.1. Азотирование в аммиаке (ГОСТ 6221-75) применяют для упрочнения изделий из среднеуглеродистых сталей, работающих на износ в условиях знакопеременных нагрузок, а также для повышения стойкости режущего инструмента (сверл, метчиков, накатников и др.). Режимы азотирования наиболее распространенных сталей приведены в табл. 1 - 4.

4.7.2. При азотировании в аммиаке изделий из сталей различного назначения толщина диффузионного слоя и его свойства зависят от степени диссоциации аммиака и температурно-временных режимов азотирования.

4.7.3. Степень диссоциации аммиака (отношение объема продиссоциированного аммиака к общему объему газа, %) выбирают в зависимости от состава азотируемой стали и температуры процесса. Рекомендуемые степени диссоциации аммиака для некоторых сталей приведены в табл. 5.

Таблица 1

Режимы азотирования конструкционных сталей в среде аммиака

Марка стали

Температура азотирования, °С

Продолжительность выдержки, ч

Толщина слоя, мм

Твердость азотированной поверхности по Виккерсу, кгс/мм2 (не менее)

20

520 - 570

1 - 6

0,15 - 0,30

400

45

20Х

40Х

 

510  ± 10

24

0,15 - 0,35

800

 

510  ± 10

48 - 60

0,50 - 0,60

900

 

540 ± 10

20

0,15 - 0,35

750

 

540 ± 10

40

0,30 - 0,50

850

38Х2МЮА

510 ± 10 I ступень

15

0,50 - 0,60

800

 

550 ± 10 II ступень

25

 

520 ± 10 I ступень

25

0,60 - 0,75

850

 

540 ± 10 II ступень

40

30Х3ВА

525 ± 10

30 - 50

0,30 - 0,55

700

20Х3МВФ

550 ± 10

40 - 60

0,30 - 0,55

800

16Х3НВФМБ

550 ± 10

30 - 40

0,50 - 0,70

850

40ХН2МА

520 ± 10

50 - 60

0,50 - 0,60

500

40ХН2ВА

520 ± 10

50 - 60

0,50 - 0,60

500

30Х2НВА

520 ± 10

50 - 60

0,50 - 0,60

600

30Х2НВФА

520 ± 10

50 - 60

0,50 - 0,60

600

30X3BA

 

 

0,50 - 0,70

700

20Х3МВФ

510 ± 10 I ступень

25

850

30Х2НВА

550 ± 10 II ступень

35

700

30Х2НВФА

 

 

700

40ХФА

510 ± 10

18 - 24

0,10 - 0,60

610

Таблица 2

Режимы азотирования коррозионно-стойких жаропрочных сталей в среде аммиака

Марка стали

Температура азотирования, °С

Продолжительность азотирования, ч

Толщина слоя, мм

Твердость азотированной поверхности по Виккерсу, кгс/мм2 (не менее)

12X13

500 ± 10

48

0,14 - 0,16

1000

550 ± 10

49

0,25 - 0,30

900

600 ± 10

48

0,35 - 0,40

800

20X13

500 ± 10

48

0,10 - 0,12

1000

550 ± 10

48

0,24 - 0,28

900

600 ± 10

48

0,33 - 0,38

750

13Х14Н3В2ФР

550 ± 10

48

0,20 - 0,38

900

13Х11Н2В2МФ

600 ± 10

8 - 16

0,11 - 0,22

850

15Х12Н2МВФАБ

600 ± 10

24

0,26 - 0,30

750

45Х14Н14В2М

560 ± 10

60

0,09 - 0,11

750

600 ± 10

30 - 40

0,09 - 0,11

700

15Х16Н2АМ

560 ± 10

24 - 48

0,18 - 0,28

800

12Х18Н9

560 ± 10

50 - 60

0,20 - 0,25

1000

12Х18Н10Т

1Х12ВНМФ

680 ± 10

6 - 10

0,25 - 0,40

800

40Г14Н9Ф2

750 ± 10

15 - 25

0,20 - 0,30

700

40Г14Н9Х3ЮФ2

Таблица 3

Режимы азотирования мартенситно-стареющих сталей в среде аммиака

Марка стали

Температура азотирования, °С

Продолжительность выдержки, ч

Толщина слоя, мм

Твердость азотированной поверхности по Виккерсу, кгс/мм2 (не менее)

Н18К9М5Т

500 ± 10

24

0,25

900

450 ± 10

48

0,25

900

03X11Н10М2Т

550 ± 10

36

до 0,30

800

03Х12Н9Д2ТМ

525 ± 10

72

до 0,30

1000

600 ± 10

12

10Х5Н2М

585 ± 10

6 - 24

до 0,50

850

04Х3Н2

13Х5Т2МЛ

04Х5Н2МЮ

Таблица 4

Режимы азотирования инструментальных сталей в среде аммиака

Марка стали

Температура азотирования, °С

Продолжительность азотирования, ч

Толщина слоя, мм

Твердость азотированной поверхности по Виккерсу, кгс/мм2 (не менее)

Р18

510 ± 10

0,5 - 3

0,010 - 0,025

1340

Р9

Р6М5

Р6М3

Х12М

510 ± 10

8 - 12

0,08 - 0,12

1100

Х12Ф1

3Х2В8Ф

530 ± 10 I ступень

12 - 16

0,20 - 0,25

1100

4Х5В2ФС

550 ± 10 II ступень

3Х28Ф

520 ± 10

12

0,20 - 0,25

780

4Х5В2ФС

570 ± 10

10

900

Таблица 5

Рекомендуемые степени диссоциации аммиака
(газовое азотирование)

Конструкционные стали

Коррозионно-стойкие стали

Температура азотирования, С

Степень диссоциации аммиака, %

Температура азотирования, °С

Степень диссоциации аммиака, %

510 ± 10

15 - 40

500 ± 10

15 - 25

530 ± 10

30 - 50

560 ± 10

25 - 40

550 ± 10

40 - 60

600 ± 10

40 - 60

 

650 ± 10

50 - 95

4.7.4. Степень диссоциации аммиака при постоянной температуре регулируют изменением расхода аммиака (при увеличении расхода степень диссоциации уменьшается, при уменьшении - повышается). Увеличение степени диссоциации аммиака выше оптимальной ведет к снижению концентрации азота в слое, а иногда и к уменьшению толщины слоя. Так, увеличение степени диссоциации аммиака до 60 % для конструкционных сталей уменьшает хрупкость диффузионного слоя за счет меньшего развития нитридной фазы, не снижая твердости и толщины слоя. Степень диссоциации аммиака выше 60 % уменьшает твердость, толщину слоя и коррозионную стойкость аустенитных сталей.

4.8. Азотирование в аммиаке, разбавленном азотом (60 - 80 %)

4.8.1. Азотирование в аммиаке, разбавленном азотом (ГОСТ 9293-74), применяют для повышения поверхностной твердости, в ряде случаев предела выносливости изделий из конструкционных и инструментальных сталей (подшипники качения, штампы, сепараторы и др.) и для снижения хрупкости азотированного слоя высоколегированных сталей и нитраллоев. Применяют также для азотирования некоторых жаропрочных сталей, например, 10X11H23TЗMP. Режимы азотирования некоторых сталей приведены в табл. 6.

Таблица 6

Режимы азотирования сталей в смеси аммиака (20 - 40 %) и азота (80 - 60 % )

Марка стали

Температура азотирования, °с

Продолжительность азотирования, ч

Толщина слоя, мм

Твердость азотированной поверхности по Виккерсу, кгс/мм2 (не менее)

45Х14Н14В2М

560 ± 10

48

св. 0,10

700

38Х2МЮА

560 ± 10

25

0,30 - 0,50

700

 

15

0,20 - 0,35

 

13Х11Н2В2МФ

560 ± 10

48

0,25 - 0,40

700

4.8.2. Оптимальное соотношение компонентов насыщающей среды подавляет образование поверхностной нитридной зоны и ускоряет рост зоны внутреннего азотирования.

4.9. Азотирование в аммиаке, разбавленном продуктами его предварительной диссоциации

4.9.1. Азотированию в аммиаке, разбавленном продуктами его диссоциации, подвергают изделия, изготовленные из технического железа, конструкционных сталей, нитраллоев, а также инструментальных сталей. Влияние режимов азотирования инструментальных сталей на коэффициент их стойкости показано в табл. 7.

Таблица 7

Влияние режимов азотирования инструментальных сталей на коэффициент их стойкости

Обрабатываемый материал

Режущий инструмент

Материал

Режим азотирования

Толщина слоя, мкм

Твердость НУ

Коэффициент

стойкости

Температура, °С

Соотношение состава насыщающей среды аммиак: аммиак диссоциированный

Время, мин

14Х17Н2

Р18

520

аммиак

70

60

1350

2,5

Техническое железо

Р9

520

20:80

20

25

1100

2,2

ВТ-5

Р6М5

520

20:80

30

30

1150

1,5

35ХГСЛ

Р6М5

520

30:70

40

30

1200

3,5

Техническое железо

Р6М5

520

20:80

40

32

1210

10,0

Техническое железо

Р6М5

520

30:70

40

30

1180

2,5

Э10Ш

Р9К5

520

30:70

60

32

1200

1,5

Техническое железо

Р9К5

520

30:70

40

28

1170

2,0

30ХГСА

Р12

520

20:80

40

25

1180

4,5

ВНЛ-1

Р9

520

20:80

40

26

1200

3,0

Сталь 10

Р0К5

520

30:70

30

26

1170

6,0

40X13

Р18

520

80:20

60

40

1280

2,0

Д16

Р9К5

520

20:80

60

32

1210

2,0

15Л

Р6М5

520

20:80

60

32

1200

2,2

14Х17Н2

Р18

520

80:20

60

42

1310

1,8

50ХФА

Р6М5К5

520

30:70

60

32

1180

2,0

Э21

Р9

520

20:80

60

28

1200

2,2

14Х17Н2

Р18

520

20:80

60

30

1300

1,6

4.9.2. Варьирование состава среды в широких пределах позволяет изменять строение и толщину диффузионного слоя, его физико-механические свойства. При оптимальных режимах нитридная зона на поверхности отсутствует, а диффузионный слой состоит из азотистого α-твердого раствора.

4.10. Азотирование в аммиаке с добавками углеродосодержащих газов

4.10.1. Азотирование в аммиаке с добавками углеродосодержащих газов применяют для повышения пластичности поверхностной золы за счет предотвращения перенасыщения ее азотом и устранения хрупкости нитридной зоны для повышения стойкости инструмента из быстрорежущей стали, пресс-форм литья под давлением и поверхностного упрочнения изделий машиностроения. Режимы азотирования некоторых сталей представлены в табл. 8.

Таблица 8

Режимы азотирования некоторых сталей в смеси аммиака с добавками углеродосодержащих газов

Марка стали

Температура азотирования, °С

Продолжительность азотирования, ч

Состав газа, %

Толщина карбонитридного слоя, мкм

Общая толщина слоя, мм

аммиак

метан

45

570 ± 10

5

50

50

25

до 0,5

20Х

570 ± 10

5

50

50

27

до 0,5

45Х

570 ± 10

5

50

50

25

до 0,5

15ХМ

570 ± 10

5

50

50

15

до 0,4

38ХМЮА

570 ± 10

5

50

50

11

до 0,5

18ХН2М

570 ± 10

5

50

50

8

до 0,4

45Х

570 ± 10

10

70

30

22

до 0,3

15ХМ

570 ± 10

8

70

30

27

до 0,4

45Х

570 ± 10

6

70

30

27

до 0,4

15ХМ

570 ± 10

6

70

30

22

до 0,4

У8

570 ± 10

6

70

30

15

до 0,3

15ХМ

570 ± 10

2

50

50

22

до 0,4

25ХГ

590 ± 10

5

50

50

15

до 0,3

4.10.2. Для получения слоя оптимального строения и состава применяют следующие газовые смеси в зависимости от науглероживающего газа:

30 - 40 % аммиака и 70 - 60 % пиролизного или природного газа;

15 - 25 % аммиака и 85 - 75 % генераторного или светильного газа.

5. КОНТРОЛЬ И РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ГАЗОВОГО АЗОТИРОВАНИЯ

5.1. Основными контролируемыми и регулируемыми параметрами газового азотирования являются:

температура;

продолжительность;

давление;

степень диссоциации аммиака;

состав насыщающей среды.

5.2. Методы контроля и регулирования процессов азотирования делят на прямые и косвенные.

5.2.1. Косвенным методом определяют степень диссоциации аммиака в отходящих из печи газах, с использованием ручного или автоматического диссоциометра, а также по количеству проходящего через печь газа по ротаметру.

5.2.2. Прямым методом контроля атмосферы определяют степень диссоциации непосредственно в рабочей зоне печи.

5.3. Применяют два метода прямого контроля для регулирования процесса азотирования:

метод определения азотного потенциала насыщающей способности среды по ионному составу атмосферы в муфеле печи (ионные диссоциометры*);

________________

* Авт. свид. № 538057.

метод прямого анализа толщины и фазового состава диффузионного слоя в процессе химико-термической обработки (токовихревые анализаторы*).

________________

* Авт. свид. № 494441.

5.3.1. В основу ионных диссоциометров положена зависимость электрофизических параметров газа в электрическом поле малой напряженности от температуры и состава насыщающей атмосферы, что позволяет измерять степень диссоциации аммиака непосредственно в рабочей зоне печи.

5.3.2. Токовихревые анализаторы позволяют оценивать толщину и фазовый состав диффузионного слоя непосредственно в период насыщения.

5.4. По способу образования атмосферы применяют устройства с дискретным и непрерывным способами регулирования.

5.4.1. В устройствах с непрерывным способом регулирования соотношение компонентов атмосферы печи задают изменением проходного сечения регулирующих дросселей при постоянном перепаде давления или изменением перепада давления на постоянных дросселях.

5.4.2. Для регулирования процесса азотирования применяет, устройства, в которых необходимый состав атмосферы поддерживается с помощью калиброванных протарированных дроссельных шайб (редукторов).

5.4.3. В устройствах с дискретным способом регулирования каждый газовый компонент поступает отдельными порциями, причем соотношение газов в атмосфере задается или обычным способом - давлением, или по определенному закону управления с дискретной подачей.

5.5. При автоматизированной системе управления процессом азотирования используют установки с программным управлением технологического цикла.

5.5.1. Процесс азотирования с программным управлением реализован в. автоматической системе управления процессами (АСУТП), которая позволяет:

регистрировать и обрабатывать информацию о кинетике роста диффузионного слоя непосредственно в процессе насыщения;

контролировать азотный потенциал с помощью ионизационного датчика;

вести процесс по заранее заложенной программе.

5.5.2. Использование автоматических систем управления позволяет снизить трудоемкость процесса, сократить время технологического цикла и повысить качество поверхностного слоя обрабатываемых изделий.

6. АЗОТИРОВАНИЕ В ЖИДКИХ СРЕДАХ

6.1. Применение азотирования в жидких средах эффективно для повышения усталостной прочности, износостойкости, задиростойкости деталей из углеродистых и легированных сталей, работающих при невысоких удельных давлениях и температурах.

6.2. Азотирование в жидких средах позволяет:

сократить продолжительность процесса насыщения;

обеспечить высокую скорость нагрева;

уменьшить термические напряжения;

осуществлять регулирование скорости охлаждения после химико-термической обработки;

получать на поверхности пластичную карбонитридную зону.

6.3. Недостатки азотирования в жидких средах следующие:

токсичность ванн;

трудность осуществления непрерывного управления (регулирования) технологическим процессом;

дорогостоящая защита поверхности изделий от азотирования;

ограниченная возможность автоматизации процесса и применения в поточных линиях крупносерийного производства.

6.4. Оборудование для жидкостного азотирования состоит из комплекта ванн для предварительного подогрева (при необходимости), азотирования, охлаждения и промывки изделий. Применяют печи-ванны шахтного типа с вмонтированным титановым тиглем или тиглем из коррозионно-стойкой стали.

6.5. В качестве рабочей среды (расплава) для жидкостного азотирования используют:

цианатные ванны;

цианид-цианатные ванны;

цианидные ванны;

ванны на основе цианата; нитрит-нитратные ванны и водные растворы.

Примечание. Режимы азотирования наиболее технологичных процессов в цианид-цианатных ваннах и ваннах на основе цианата представлены в табл. 9.

Таблица 9

Режимы азотирования в жидких средах

Состав ванны в момент загрузки, % (по массе)

Рабочий состав ванны, % (по массе)

Состав регенерирующей смеси (освежение ванны), % (по массе)

Температура устойчивой работы, °С

85 соли NSI (40KCNO + 60NaCN) +  15Na23

42 - 48 KCNO + 50KCN + ост. Na23

Соль NS2 (75NaCN и 25KCN)

570 ± 10

40(NH2)2CO

-

4 % (NH2)2CO или 3 % NaCNO (через каждые 2 ч работы)

-

48Na23

12NaCl

32NaCNO

25 - 35 NaCNO

NaCNO

560 ± 20

38КСl

25 - 35 Na23

КСl

30Na23

28 - 40 КСl

Na23 (пo мере необходимости)

55(NH2)2CO

60 - 75 KCNO

(NH2)2CO

560 ± 20

45K23

25 - 40 K23

К2СО3 (по мере необходимости)

до 1 KCN

Примечание: NaCl - ГОСТ 4233-77; КСl - ГОСТ 4234-77; NaCN - ГОСТ 8464-69; KCN - ГОСТ 8465-69; NaCNO - ТУ 6-09-840-74; KCNO - ТУ 6-09-1109-76; Na23 ГОСТ 5100-73; К2СО3 - ГОСТ 10690-73; (NH2)2CO - ГОСТ 2081-75.

6.6. Диффузионный слой при жидкостном азотировании состоит из 2-х зон: поверхностной карбонитридной зоны (в виде белой нетравящейся полосы) и внутренней - диффузионной.

6.6.1. Работоспособность карбонитридной зоны, определяющей износостойкость, задиростойкость, коррозионную стойкость и прирабатываемость трущихся поверхностей зависит от ее пластичности и пористости.

6.6.2. Оптимизацию структуры, плотности и толщины карбонитридной зоны осуществляют регулированием активности насыщающих сред и применением оптимальных режимов химико-термической обработки (в табл. 10 приведены толщины слоев и значения твердости некоторых сталей).

Таблица 10

Изменение толщины азотированного слоя сталей различного химического состава в зависимости от продолжительности процесса

Марки стали

Твердость азотированной поверхности по Виккерсу, кгс/мм2 (не менее)

Толщина азотированного слоя, мм при продолжительности азотирования, ч

1

2

3

4

5

38Х2МЮА

800

0,08

0,10

0,15

0,20

0,20

30Х3ВА

700

0,08

0,10

0,15

0,20

0,25

30Х3МА

700

0,08

0,10

0,15

0,20

0,25

30Х2НВА

700

0,08

0,10

0,15

0,20

0,25

40ХН2МА

500

0,08

0,10

0,15

0,20

0,25

40ХН2ВА

500

0,08

0,10

0,15

0,20

0,25

13Х11Н2В2МФ

800

0,03

0,05

0,15

0,08

0,10

15Х12Н2МВФАБ

800

0,03

0,05

0,15

0,08

0,10

10X11H23T3MP

700

0,01

0,02

0,03

0,08

0,08

03Х11Н10М2Т

750

0,03

0,06

0,07

0,08

0,08

03Х12Н10МТ

750

0,03

0,06

0,07

0,08

0,08

15Х16Н2АМ

800

0,03

0,05

0,07

0,08

0,08

45Х14Н14В2М

800

0,03

0,05

0,07

0,08

0,06

Примечания:

1. Измерение твердости проводить на предварительно защищенной поверхности; зачистку проводить до полного удаления черного цвета и появления металлического блеска.

2. Твердость азотированной поверхности измеряют по Виккерсу с нагрузкой 5 кгс при глубине слоя не более 0,1 мм.

6.7. Контроль и регулирование процесса азотирования в цианид-цианатных ваннах осуществляют путем химического анализа состава ванны и контроля температуры, продолжительности процесса и регенерацией солей 60 % NaCN, 40 % KCN (NS2); 70 % NaCN, 25 % KCN, 5 % KCNO (NSl); ReGl.

6.8. Насыщающую способность ванн оценивают по контрольным образцам измерением твердости, толщины слоя и пористости.

7. БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА

7.1. При проведении процесса азотирования предусматривают меры по защите работающих от возможных действий опасных и вредных производственных факторов в соответствии с ГОСТ 12.0.003-75. Уровни физически опасных и вредных производственных факторов не должны превышать значений, установленных санитарными нормами.

7.2. Производственное оборудование участка азотирования должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.003-74 и ГОСТ 12.3.004-75.

7.3. При разработке технологического процесса азотирования учитывают требования ГОСТ 12.3.002-75 и ГОСТ 12.3.004-75.

7.4. Работающие на участке азотирования должны использовать средства индивидуальной защиты, предусмотренные санитарными нормами и соответствующие требованиям ГОСТ 12.4.011-75.

7.5. При работе с технологическими материалами, а также при хранении и транспортировании их и отходов производства должны соблюдаться требования ГОСТ 12.3.004-75.

7.6. На рабочих участках азотирования должны быть разработаны рабочие инструкции по безопасности труда, учитывающие индивидуальные особенности производства и вышеперечисленные документы.


ПРИЛОЖЕНИЕ

Справочное

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ГАЗОВОГО АЗОТИРОВАНИЯ

Печи для азотирования

Тип печи

Установленная мощность нагревателей, кВт

Число зон

Напряжение, В

Максимальная рабочая температура, °С

Масса садки, кг

Характер обрабатываемых изделий

Размеры рабочего пространства, мм

Число муфелей

Конструктивные особенности печи

в сети

на печи

диаметр

глубина

ускоренное охлаждение

вертикальная подвеска изделий

Шахтные муфельные печи

США-3.2.4.8/6-Л1
ТУ 16-531.387-76

17

1

380

53,0

600

150

Мелкие

320

480

2

Нет

Нет

США-5.7.5/6-Л1
ТУ 16-531,387-76

47

2

380

74

600

400

«

500

750

2

То же

«

США-5.7.5/6-Л2
ТУ 16-531.387-76

47

2

380

74

600

400

«

500

750

2

«

«

США-8.12/6-Л1
ТУ 16-531.387-76

95

2

380

380

600

1200

Средние

800

1200

2

«

Есть

США-8.12/6-Л2
ТУ 16-531.387-76

95

2

380

380

600

1200

«

800

1200

1

«

«

США-6.6/7-Л1
НРО 599.099.Т.У.

52

2

380

6,5 - 55,5

700

560

Мелкие

600

600

2

«

«

СШ-6.6/7-Л2
НРО 599.099.Т.У.

52

2

380

65,0 - 57

700

560

«

600

600

1

«

«

США-6.12/7-Л1
НРО 599.099.Т.У.

76

2

380

65,0 - 57

700

860

Средние

600

1200

2

«

«

США-6.12/7-Л2
НРО 599.099.Т.У.

76

2

380

65,0 - 57

700

860

«

600

1200

1

«

«

США-6.20/7-Л1
НРО 599.099.Т.У.

98,2

3

380

65,0 - 55,5

700

1120

Средние

600

2000

2

Нет

Есть

США-6.20/7-Л2
НРО 599.099.Т.У.

98,2

3

380

65 - 55

700

1200

Крупные

600

2000

1

«

«

Печи со стационарными муфелями

США-8.24/6-Л1
ТУ 16-531.387-76

120

2

380

380

650

2000

Валы, штанги

800

2400

1

Есть

«

США-8.24/6-Л2
ТУ 16-531.387-76

120

2

400

380

650

2000

То же

800

2400

1

Нет

«

США-8.24/6-Л3
ТУ 16-531.387-76

120

2

380

380

650

2400

«

800

2400

1

Есть

«

США-8.56/6-Л1
ТУ0НН-538.009-78

330

4

380

380

650

4000

Штоки, плунжеры

800

5600

1

«

«

ОКБ-3174А
НРЗ.101.047 ТУ

200

3

380

380

650

4000

Крупные шестерни

1600

3000

1

«

«

Безмуфельные печи

США-20.22.4/6-Л1
ЗНР 101.077.ТУ

144

2

380

380

650

2500

Крупные детали, коленчатые валы

2000

2240

Нет

Нет

Есть

США-20.22,4/6-Л2
ЗНР 101.077.ТУ

180

2

380

380

650

2500

Крупные детали, коленчатые валы

2000

2240

«

«

«

США-20.30/6-Л1
ТУ ОНН-531.842-72

260

2

525

525

650

15000

Протяжки, коленчатые валы, крупные шестерни

2000

3000

Нет

Нет

Есть

США-20.30/6-Л2
ТУ ОНН-531.842-72

230

2

380

380

650

15000

2000

3000

«

«

«

ОКБ-3210
HP.101.046 ТУ

165

2

380

380

560

1600

То же

2500

1800

«

«

«

Продолжение

Тип печи

Установленная мощность нагревателей, кВт

Число зон

Напряжение, В

Максимальная рабочая температура, °С

Масса, садки, кг

Обрабатываемые изделия

Размеры рабочего пространства, мм

Число муфелей на одном стенде

Наличие механизма вращения валов

Укладка деталей

в сети

на печи

длина

высота

ширина

Печи для азотирования с передвижной камерой

СНА-6,5.22.10/6М
ТУ 16.531.127.77

100

2

380

380

650

1250

Гильзы, коленчатые валы и др.

650

2240

1000

1

Нет

На поду

СНА-13.45.16/6М
ЗНР 100.034 ТУ

400

2

380

380

650

4000

 

1300

4500

1600

1

Есть

Стойки с подшипниками

СНА-13.67.16/6М
ЗНР 100.036 ТУ

540

2

380

380

650

4000

Коленчатые валы

1300

3250

1600

2

«

То же

Примечание. Расшифровка обозначения печей: первая цифра - диаметр рабочего пространства Д×100 (мм); вторая цифра - высота H×100 (мм); третья цифра - максимальная рабочая температура Т×100 (°С).

Например, США-5.7,5/6 : Д = 500 мм, Н = 750 мм, Тмакс = 600 °С).


 






ГОСТЫ, СТРОИТЕЛЬНЫЕ и ТЕХНИЧЕСКИЕ НОРМАТИВЫ.
Некоммерческая онлайн система, содержащая все Российские Госты, национальные Стандарты и нормативы.
В Системе содержится более 150000 файлов нормативно-технической документации, действующей на территории РФ.
Система предназначена для широкого круга инженерно-технических специалистов.

Рейтинг@Mail.ru Яндекс цитирования

Copyright © www.gostrf.com, 2008 - 2016