является цианат натрия NaCN, получаемый при взаимодействии соли и мочевины. В российской практике предусматривается применение неядовитых циановокислого калия (K.CNO) или натрия (NaCNO) и их солей. Предпочтительнее использование первого, поскольку он имеет более низкую температуру плавления. Оптимальный режим карбонитрации (выдержка (20...25) мин при 550°С. Это позволяет при достаточной толщине диффузионного слоя получать твердость 13 ГПа, плавно изменяющуюся от поверхности к сердцевине изделия. В литературе приводятся многочисленные сведения о соляных ваннах, применяемых при различных операциях химико-термической обработки. Рекомендуемые для этих изделий ванны весьма разнообразны, причем многие из них отличаются сложностью состава и содержат большое количество дорогих и дефицитных компонентов. Это связано с тем, что все процессы химико-термической обработки проводятся в строго определенных температурных областях, а также тем, что для химического взаимодействия между расплавленной солыо и металлом необходимо строго определенное соотношение насыщающих компонентов. В отечественной промышленности для поверхностного упрочнения инструментов из быстрорежущих сталей используются цианистые ванны, содержащие (35...50)% цианистых солей NaCN или KCN (остальное №гСОз и NaCl). Температура обработки в таких ваннах (560...580)°С, длительность (5...30) мин. В результате такой обработки (карбонизации) поверхностные слои быстрорежущих сталей насыщаются азотом и углеродом, что приводит к значительному повышению износостойкости и теплостойкости инструментов (сверл, метчиков, резцов и др.). Однако, обработка инструмента в цианистых ваннах, несмотря на простоту и высокую эффективность, в последнее время все более сокращается из-за экологической опасности этого процесса. Как было сказано выше, в производстве все чаще используются цианатные ванны, разработанные немецкой фирмой Degussa, которые менее токсичны, чем цианидпые, но и они 39 |
14 лучшим сопротивлением изнашиванию, чем чистые карбиды и нитриды. Под ним находится слой азотистого феррита с микротвердостью (6...10)ГПа и толщиной (0,2...0,5)мм. Высокая токсичность солей, применяемых для насыщения в расплавах, затрудняет широкое применение процесса. В связи с этим актуальным являются работы, направленные на повышение экологической безопасности процесса насыщения и уменьшения его токсичности. В ФРГ фирмой «Дегусса» для повышения износостойкости инструмента применяется усовершенствованный (Теннифер процесс), в котором вместо ядовитых цианидов в насыщающих расплавах используется соль TF—1, содержащая цианаты натрия или калия. Отечественная технология предусматривает использование солей циановокислого калия (KCNO) кальцинированной соды (Na2C03), корректирующей органической соли Мелем в различных соотношениях. Соли циановокислого калия и Мелем не относятся к сильнодействующим ядовитым веществам и не требуют особых условий перевозки и хранения. Химический состав ванны должен предусматривать повышенное содержание соли Na4[Fe(CN)6]. В автомобильной промышленности нашли применение соли на основе карбамида (мочевины) и карбоната натрия. Активной солью в процессе жидкостного насыщения является цианат натрия NaCN, получаемый при взаимодействии соли и мочевины. В российской практике предусматривается применение неядовитых циановокислого калия (KCNO) или натрия (NaCNO) и их солей. Предпочтительнее использование первого, поскольку он имеет более низкую температуру плавления. Оптимальный режим карбонитрации (выдержка 20...25 мин при 550 °С). Это позволяет при достаточной толщине диффузионного слоя получать твердость 13 ГПа, плавно изменяющуюся от поверхности к сердцевине изделия. В литературе приводятся многочисленные сведения о соляных ваннах, применяемых при различных операциях химико термической обработки. Рекомендуемые для этих изделий ванны весьма разнообразны, причем многие из них отличаются сложностью состава и содержат большое количество дорогих и дефицитных компонентов. Это связано с тем, что все процессы химико термической обработки проводятся в строго определен 15 ных температурных областях, а также тем, что для химического взаимодействия между расплавленной солью и металлом необходимо строго определенное соотношение насыщающих компонентов. В отечественной промышленности для поверхностного упрочнения инструментов из быстрорежущих сталей используются цианистые ванны, содержащие 35...50% цианистых солей NaCN или KCN (остальное Na2C03 и NaCl). Температура обработки в таких ваннах 560...580°С, длительность 5...30 мин. В результате такой обработки (карбонизации) поверхностные слои быстрорежущих сталей насыщаются азотом и углеродом, что приводит к значительному повышению износостойкости и теплостойкости инструментов (сверл, метчиков, резцов и др.). Однако, обработка инструмента в цианистых ваннах, несмотря на простоту и высокую эффективность, в последнее время все более сокращается из-за экологической опасности этого процесса. Как было сказано выше, в производстве все чаще используются цианатные ванны, разработанные немецкой фирмой Degussa, которые менее токсичны, чем цианидные, но и они используются весьма ограниченно из-за чрезвычайно высокой стоимости и дефицитности цианатных солей (натрия и калия). На первый план, в связи с этим, выдвигается задача разработки новых нетоксичных и дешевых соляных составов, эффективность которых при карбонизации инструмента была бы не ниже цианидных или цианатных ванн. Для экологически чистой упрочняющей обработки быстрорежущей стали предлагается использовать нетоксичную и дешевую ванну на основе карбамида. Оптимальный состав ванны, исходя из соображений ее активности, жидкотскучссти и испаряемости (летучести), следующий (% масс): карбамид (ЪЛНУгСО 40...45; углекислый натрий Кта2СОз — 35...40; хлористый натрий NaCl 8... 10; едкий натр NaOH 10... 12 (карбомидо натриевая ванна). При расплавлении карбамида и соли в интервале температур 380...400°С между ними происходит реакция с образованием натрия, аммиака и углекислого газа: 2(NH2)2CO + Na2C03 -» 2NaCNO + NH3' + C02' + H20'. (1.4) |