[go: up one dir, main page]

RU2493288C1 - Nitridation method of long hollow steel part - Google Patents

Nitridation method of long hollow steel part Download PDF

Info

Publication number
RU2493288C1
RU2493288C1 RU2012102862/02A RU2012102862A RU2493288C1 RU 2493288 C1 RU2493288 C1 RU 2493288C1 RU 2012102862/02 A RU2012102862/02 A RU 2012102862/02A RU 2012102862 A RU2012102862 A RU 2012102862A RU 2493288 C1 RU2493288 C1 RU 2493288C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
long hollow
hollow steel
steel part
protective layer
nitridation method
Prior art date
Application number
RU2012102862/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012102862A (en
Inventor
Владислав Васильевич Богданов
Сергей Наумович Долгих
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Пермская компания нефтяного машиностроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Пермская компания нефтяного машиностроения" filed Critical Закрытое акционерное общество "Пермская компания нефтяного машиностроения"
Priority to RU2012102862/02A priority Critical patent/RU2493288C1/en
Publication of RU2012102862A publication Critical patent/RU2012102862A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2493288C1 publication Critical patent/RU2493288C1/en

Links

Landscapes

  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: during treatment outer surface of part is coated with protective copper-bearing layer with thickness from 0.01 mm to 0.1 mm, and diffusion saturation of inner surface is performed by nitridation to the depth not more than 0.35 mm.
EFFECT: simplifying nitridation method of long hollow steel part and improving accuracy of geometrical dimensions of nitrided part.
1 ex

Description

Изобретение относится к области обработки поверхности металлического материала путем взаимодействия поверхности с ионизированным газом и может быть использовано, например, при упрочнении внутренней поверхности длинномерных прецизионных цилиндров скважинных насосов, работающих в условиях абразивного износа.The invention relates to the field of surface treatment of metallic material by surface interaction with ionized gas and can be used, for example, when hardening the inner surface of long-length precision cylinders of borehole pumps operating under abrasive conditions.

Известен способ химико-термической обработки стальных изделий (ЕР 0419675, МПК5 С23С 8/04, опубл. 1991 г.), включающий местную защиту поверхности изделий путем нанесения обмазки, причем предварительно на наружную поверхность изделий наносят слой из синтетической резины, а на него наносят смесь, содержащую, по крайней мере, один элемент, выбранный из группы, включающей буру, оксид бора, жидкое стекло, фриту, металлический порошок или фольгу, и по крайней мере один компонент, выбранный из группы, включающей оксид титана, оксид железа, оксид цинка, тальк, карбонат кальция, силикат, глинозем, окись алюминия, двуокись циркония, окись магния, карбид кремния, графит и каолин, нагрев и диффузионное насыщение в атмосфере газового карбюризатора.A known method of chemical-thermal treatment of steel products (EP 0419675, IPC 5 C23C 8/04, publ. 1991), including local protection of the surface of the product by coating, and previously on the outer surface of the product is applied a layer of synthetic rubber, and on it applying a mixture containing at least one element selected from the group consisting of borax, boron oxide, water glass, frit, metal powder or foil, and at least one component selected from the group comprising titanium oxide, iron oxide, zinc oxide, talc, calcium carbonate, silicate, alumina, alumina, zirconia, magnesium oxide, silicon carbide, graphite and kaolin, heating and diffusion saturation in a gas carburetor atmosphere.

Недостатком такого способа является то, что он может быть использован только при низкотемпературных процессах химико-термической обработки, так как при высокой температуре обработки и длительном времени выдержки, защитный слой из синтетической резины будет выгорать, а нанесенные на его поверхность компоненты будут выкрашиваться с поверхности изделия и не обеспечат ее защиту.The disadvantage of this method is that it can be used only in low-temperature processes of chemical-thermal treatment, since at a high processing temperature and a long exposure time, the protective layer of synthetic rubber will burn out, and the components deposited on its surface will be painted from the surface of the product and will not provide her protection.

Наиболее близким к заявляемому и принятым в качестве прототипа является способ химико-термической обработки длинномерной полой стальной детали (патент RU 2180017, МПК7 С23С 38/04, опубл. 2002 г.), включающий нанесение на наружную поверхность защитного слоя и диффузионное насыщение внутренней поверхности ионизированным газом. Предварительно наносят защитный слой на наружную поверхность изделий, а затем на него наносят смесь оксидов железа с жидким стеклом, нагрев и диффузионное насыщение в атмосфере газового карбюризатора, согласно изобретению в качестве защитного слоя наносят огнеупорную глину и просушивают его, а весовое соотношение жидкого стекла и оксидов железа составляет 1:3. После просушивания огнеупорной глины смеси оксидов железа с жидким стеклом способствует защите металла наружной поверхности от насыщения углеродом и азотом в процессе химико-термической обработки, что повышает качество упрочняемого изделия. Нанесение на наружную поверхность изделия после просушивания огнеупорной глины смеси оксидов железа с жидким стеклом способствует защите металла наружной поверхности от насыщения углеродом и азотом в процессе химико-термической обработки, что повышает качество упрочняемого изделия.Closest to the claimed and adopted as a prototype is a method of chemical-thermal treatment of a long hollow steel part (patent RU 2180017, IPC 7 C23C 38/04, publ. 2002), comprising applying a protective layer to the outer surface and diffusing saturation of the inner surface ionized gas. A protective layer is preliminarily applied to the outer surface of the products, and then a mixture of iron oxides with liquid glass is applied to it, heating and diffusion saturation in the atmosphere of a gas carburizer, according to the invention, refractory clay is applied as a protective layer and dried, and the weight ratio of liquid glass to oxides iron is 1: 3. After drying the refractory clay, a mixture of iron oxides with liquid glass helps to protect the metal of the outer surface from carbon and nitrogen saturation during chemical-thermal treatment, which improves the quality of the hardened product. Application of a mixture of iron oxides with liquid glass on the outer surface of the product after drying the refractory clay helps to protect the metal of the outer surface from carbon and nitrogen saturation during chemical-thermal treatment, which improves the quality of the hardened product.

Однако такой способ сложен в осуществлении, так как предусматривает несколько нетехнологичных длительных операций: нанесение огнеупорной глины, ее просушивание, нанесение смеси оксидов железа с жидким стеклом. Кроме того, защитный слой может растрескиваться и отслаиваться в связи с неравномерным нанесением и термическими напряжениями. После азотирования требуется трудоемкая операция удаления его и тщательная очистка деталей.However, this method is difficult to implement, as it involves several non-technological long-term operations: applying refractory clay, drying it, applying a mixture of iron oxides with liquid glass. In addition, the protective layer may crack and peel off due to uneven application and thermal stresses. After nitriding, a laborious operation is required to remove it and thorough cleaning of the parts.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение способа азотирования длинномерной полой стальной детали, обеспечивающего ее геометрическую точность и повышение его производительности.The task of the invention is to simplify the method of nitriding a long hollow steel part, ensuring its geometric accuracy and increasing its productivity.

Поставленная задача решается усовершенствованием способа химико-термической обработки длинномерной полой стальной детали, включающего нанесение на наружную поверхность защитного слоя и диффузионное насыщение внутренней поверхности ионизированным газом.The problem is solved by improving the method of chemical-thermal treatment of a long hollow steel part, including applying a protective layer to the outer surface and diffusion saturation of the inner surface with ionized gas.

Это усовершенствование заключается в том, что в качестве защитного наносят медесодержащий слой толщиной от 0,01 мм до 0,1 мм, а диффузионное насыщение внутренней поверхности осуществляют азотированием на глубину не более 0,35 мм.This improvement consists in the fact that a copper-containing layer with a thickness of 0.01 mm to 0.1 mm is applied as a protective layer, and diffusion saturation of the inner surface is carried out by nitriding to a depth of not more than 0.35 mm.

Такое выполнение способа позволяет упростить защиту наружной поверхности обрабатываемой детали и обеспечить требуемые геометрические параметры обработанной детали за счет снижения внутренних остаточных напряжений и повышения равномерности формирования упрочненного слоя, что исключает дополнительную механическую обработку - трудоемкие и нежелательные операции правки и хонингования. Предлагаемый способ защиты высокопроизводительный (до 0,2 м2/мин).This embodiment of the method allows to simplify the protection of the outer surface of the workpiece and to provide the required geometric parameters of the workpiece by reducing internal residual stresses and increasing the uniformity of the formation of the hardened layer, which eliminates additional mechanical processing - time-consuming and undesirable dressing and honing operations. The proposed method of protection is high-performance (up to 0.2 m 2 / min).

Нанесение слоя толщиной меньше 0,01 мм не обеспечит требуемой защиты наружной поверхности, увеличение толщины защитного слоя более 0,1 мм нецелесообразно, так как увеличивает расход материала защитного слоя и усложняет процесс его нанесения.Applying a layer with a thickness of less than 0.01 mm will not provide the required protection of the outer surface, an increase in the thickness of the protective layer of more than 0.1 mm is impractical, since it increases the consumption of material of the protective layer and complicates the process of its application.

Осуществление диффузионного насыщения внутренней поверхности азотированием на глубину не более 0,35 мм позволяет упрочнить внутреннюю поверхность длинномерной полой детали, обеспечив при этом требуемые геометрические параметры обработанной детали за счет снижения внутренних остаточных напряжений и повышения равномерности формирования упрочненного слоя, что исключает дополнительную механическую обработку - трудоемкие и нежелательные операции правки и хонингования.The diffusion saturation of the inner surface with nitriding to a depth of not more than 0.35 mm makes it possible to harden the inner surface of the long hollow part, while ensuring the required geometric parameters of the machined part by reducing the internal residual stresses and increasing the uniformity of the formation of the hardened layer, which eliminates additional mechanical processing - time-consuming and unwanted editing and honing operations.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

На наружную поверхность стальной длинномерной полой детали наносят защитный медесодержащий слой толщиной от 0,01 мм до 0,1 мм. Для этого можно использовать известные дешевые растворы, включающие водорастворимые соли меди, хлориды щелочно-земельных металлов и воду. После чего деталь помещают в вакуумную камеру ионно-вакуумной химико - термической обработки и осуществляют ее азотирование на глубину не более 0,35 мм.A protective copper-containing layer with a thickness of 0.01 mm to 0.1 mm is applied to the outer surface of the steel long hollow part. To do this, you can use well-known cheap solutions, including water-soluble salts of copper, alkaline earth metal chlorides and water. After that, the part is placed in the vacuum chamber of the ion-vacuum chemical-thermal treatment and its nitriding is carried out to a depth of not more than 0.35 mm.

Предлагаемым способом обработали цилиндры скважинных штанговых насосов из стали 38Х2МЮА, длиной 4262+10 мм, внутренним диаметром 44,45+0,05 мм, наружным диаметром 57,85-0,3 с разностенностью до 0,6 мм и остаточными напряжениями до 10 кГ/мм2. На наружную поверхность цилиндра наносили защитный слой (на 5 литров раствора 360 г дигидрата хлорида меди CuCl2·H2O и 140 г хлорида аммония NH4Cl, остальное дистиллированная вода) толщиной 0,06 мм. После чего детали размещали в камере с использованием специальной оснастки по 18 штук и осуществляли их азотирование при t=500-530°C в течение 6-14 часов на глубину не более 0,35 мм. В результате получили цилиндры с упрочненной внутренней поверхностью и требуемой размерной точностью по непрямолинейности в пределах 0,1 мм на 1000 мм, и увеличенным внутренним диаметром не более чем на 0,015 мм, что соответствует требованиям к геометрическим параметрам готовой детали.The proposed method processed the cylinders of sucker rod pumps made of steel 38Kh2MYuA, length 4262 +10 mm, inner diameter 44.45 +0.05 mm, outer diameter 57.85 -0.3 with a difference of up to 0.6 mm and residual stresses of up to 10 kg / mm 2 . A protective layer was applied to the outer surface of the cylinder (5 g of a solution of 360 g of copper chloride dihydrate CuCl 2 · H 2 O and 140 g of ammonium chloride NH 4 Cl, the rest was distilled water) with a thickness of 0.06 mm. After that, the parts were placed in the chamber using special equipment of 18 pieces and nitrided at t = 500-530 ° C for 6-14 hours to a depth of not more than 0.35 mm. As a result, we obtained cylinders with a hardened inner surface and the required dimensional accuracy in linearity within 0.1 mm per 1000 mm, and an increased inner diameter of not more than 0.015 mm, which corresponds to the requirements for the geometric parameters of the finished part.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет упростить и повысить производительность получение детали с упрочненной внутренней поверхностью и требуемыми геометрическими характеристиками.Thus, the use of the proposed method allows to simplify and increase productivity obtaining parts with a hardened inner surface and the required geometric characteristics.

Claims (1)

Способ азотирования длинномерной полой стальной детали, включающий нанесение на наружную поверхность защитного слоя и диффузионное насыщение внутренней поверхности ионизированным газом, отличающийся тем, что в качестве защитного слоя наносят медьсодержащий слой толщиной от 0,01 до 0,1 мм, а диффузионное насыщение внутренней поверхности осуществляют азотированием на глубину не более 0,35 мм. The method of nitriding a long hollow steel part, including applying a protective layer to the outer surface and diffusing saturation of the inner surface with ionized gas, characterized in that a copper-containing layer with a thickness of 0.01 to 0.1 mm is applied as a protective layer, and diffusion saturation of the inner surface is carried out nitriding to a depth of not more than 0.35 mm.
RU2012102862/02A 2012-01-27 2012-01-27 Nitridation method of long hollow steel part RU2493288C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012102862/02A RU2493288C1 (en) 2012-01-27 2012-01-27 Nitridation method of long hollow steel part

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012102862/02A RU2493288C1 (en) 2012-01-27 2012-01-27 Nitridation method of long hollow steel part

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012102862A RU2012102862A (en) 2013-08-10
RU2493288C1 true RU2493288C1 (en) 2013-09-20

Family

ID=49159074

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012102862/02A RU2493288C1 (en) 2012-01-27 2012-01-27 Nitridation method of long hollow steel part

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2493288C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU945245A1 (en) * 1980-09-17 1982-07-23 Физико-технический институт АН БССР Method for nitriding
SU969783A1 (en) * 1978-12-07 1982-10-30 Предприятие П/Я А-3697 Liquor for protecting stainless steel part surfaces against saturation during nitriding
DE3502144A1 (en) * 1984-01-23 1985-08-08 Nippon Piston Ring Co., Ltd., Tokio/Tokyo Process for producing a wear-resistant compression piston ring from steel
RU2180017C1 (en) * 2000-09-13 2002-02-27 Открытое акционерное общество "УралЛУКтрубмаш" Method for chemicothermal treatment of steel ware
EP0878558B1 (en) * 1996-10-23 2005-12-21 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Coated material and method of manufacturing the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU969783A1 (en) * 1978-12-07 1982-10-30 Предприятие П/Я А-3697 Liquor for protecting stainless steel part surfaces against saturation during nitriding
SU945245A1 (en) * 1980-09-17 1982-07-23 Физико-технический институт АН БССР Method for nitriding
DE3502144A1 (en) * 1984-01-23 1985-08-08 Nippon Piston Ring Co., Ltd., Tokio/Tokyo Process for producing a wear-resistant compression piston ring from steel
EP0878558B1 (en) * 1996-10-23 2005-12-21 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Coated material and method of manufacturing the same
RU2180017C1 (en) * 2000-09-13 2002-02-27 Открытое акционерное общество "УралЛУКтрубмаш" Method for chemicothermal treatment of steel ware

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012102862A (en) 2013-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103649371B (en) Cylinder face and method for producing cylinder liner
JP6084996B2 (en) Strengthening adhesion of low temperature ceramic coating
JP4762077B2 (en) Hardening method of steel member, hardened steel member and hardened surface protective agent
CN104831278B (en) The method for coating the cylinder bore and cylinder block of internal combustion engine
JP2009534534A5 (en)
CA2517298A1 (en) Process for applying a protective layer
JP5388651B2 (en) Surface treatment method for cast iron pipe and cast iron pipe
US3770512A (en) Method for surface hardening steel and cemented carbides
RU2419676C1 (en) Procedure for ion-vacuum nitriding long-length steel part in glow discharge
RU2493288C1 (en) Nitridation method of long hollow steel part
JP2015513606A5 (en)
RU2471751C1 (en) Method of producing protective coating and composition of protective coating mixture
CN105154891A (en) Treatment method for improving mold steel surface frictional wear resistance
Kwon et al. Geometric effect of ion nitriding on the nitride growth behavior in hollow tube
CN1914355A (en) Method for surface treatment of metal material
RU2621088C1 (en) Method for producing coating on steel plate
CN101238236B (en) Ion nitriding method
RU2707776C1 (en) Method of sulphocementation of steel parts
RU2259907C1 (en) Worn cylindrical articles restoration method
JP5258928B2 (en) Hardening method of steel member, hardened steel member and hardened surface protective agent
RU2599950C1 (en) Method for ion-plasma nitriding of parts from tool steel
RU2190688C1 (en) Method of boron-nickel plating of steel parts in fluidized bed
RU2180017C1 (en) Method for chemicothermal treatment of steel ware
CN102776463A (en) Method for using novel iron-aluminum thermal-spraying powder core wire
RU2285741C2 (en) Method and composition for carbo-chromizing of steel articles