Химико-термическая обработка стали при газопламенном нагреве

В. С. ВАНИН, Г.А. СЕМЁНОВА
ISSN 0026-0819. «Металловедение и термическая обработка металлов», № 5. 1970 г.

В работе показана возможность насыщения стали азотом, углеродом, серой при подаче к нагреваемой поверхности распыленных растворов, содержащих эти элементы.

Поверхностную закалку, часто проводят при нагреве пламенем, поэтому была проведена работа по совмещению такого нагрева с насыщением поверхности.

Для исследования использовали проволочные образцы из малоуглеродистой стали диаметром 1-2 мм. Часть образцов нагревали 1-2 мин в пламени при подаче триэтаноламина или при горении на фитиле водно-ацетоновой смеси с добавкой K₃Fe(CN)₆. В обоих случаях при температуре 750 °C на образцах были получены белые слои глубиной 30-40 мк, микротвёрдость которых достигала H 900. В связи с трудностью нагрева образцов в таких условиях до высоких температур вторую часть образцов нагревали в бензино-воздушном пламени с помощью паяльной лампы.

Образцы из стали 20 диаметром 20 и высотой 25 мм имели отверстие для ввода термопары, спай которой находился на глубине 0,5 мм от поверхности. В процессе нагрева на поверхность образца со стороны пламени подавались с помощью пульверизатора распыленные водные растворы фенола, K₃Fe(CN)₆, K₄Fe(CN)₆, NH₄C1. Интенсивное насыщение углеродом и азотом наблюдалось на тех участках поверхности, на которые попадали капли раствора.

На рисунке представлена зависимость глубины насыщенного слоя от температуры образца при нагреве в течение 1-2 мин

Рис.1. Зависимость глубины цианированного слоя от температуры.

При 600-800 °C получается белый компактный слой с двумя зонами, внешняя зона представляет собой, по-видимому, ε-фазу. Микротвёрдость слоя H 900-700, микротвёрдость сердцевины Н 250. При более высоких температурах слои получаются более размытыми, увеличивается глубина темного подслоя. Часть образцов, помимо азота и углерода, насыщалась серой. Для этого в водные растворы K₃Fe(CN)₆ вводили небольшое количество (1-2%) NH₄CNS или KCNS. На поверхности слоя был обнаружен FeS.

Было изучено также насыщение поверхности стали при нагреве кислородно-ацетиленовым пламенем [1]. Нагрев кислородно-ацетиленовым пламенем часто применяется поверхностной закалки средне- и высокоуглеродистых сталей.

Представляло интерес исследовать возможность совмещения нагрева для закалки с насыщением стали азотом, углеродом. Опыты показали, что и при кратковременном нагреве участков стали можно получить цианированные слои глубиной 10-30 мк с микротвердостью Н 700-900.

В зависимости от требований к деталям насыщающие растворы можно подавать в распыленном виде при подстуживании или при охлаждении в масле вводить соответствующие присадки в масло.

Список литературы:

1. Подойницын В. Г. Исследование режима высокотемпературной цементации кислородно-ацетиленовым пламенем. «Известия вузов. Черная металлургия», 1961, № 8.