SU1752788A1 - Method of producing protective exothermic atmosphere in heat treatment of steels and alloys - Google Patents
Method of producing protective exothermic atmosphere in heat treatment of steels and alloys Download PDFInfo
- Publication number
- SU1752788A1 SU1752788A1 SU904832182A SU4832182A SU1752788A1 SU 1752788 A1 SU1752788 A1 SU 1752788A1 SU 904832182 A SU904832182 A SU 904832182A SU 4832182 A SU4832182 A SU 4832182A SU 1752788 A1 SU1752788 A1 SU 1752788A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- heat treatment
- atmosphere
- steels
- alloys
- protective
- Prior art date
Links
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 title claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims description 18
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims description 12
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims description 12
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 7
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HOWJQLVNDUGZBI-UHFFFAOYSA-N butane;propane Chemical compound CCC.CCCC HOWJQLVNDUGZBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000004451 Ballistite Substances 0.000 description 1
- 241001630118 Chrysomphalus bifasciculatus Species 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000005262 decarbonization Methods 0.000 description 1
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000010301 surface-oxidation reaction Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
Сущность изобретени : в замкнутом объеме при недостатке окислител дл получени защитной атмосферы производ т сжигание баллиститного пороха. 1 ил., 1 табл.SUMMARY OF THE INVENTION: In a closed volume with a lack of an oxidizing agent, ballistic powder is burned to obtain a protective atmosphere. 1 ill., 1 tab.
Description
Изобретение относитс к термической обработке в общем машиностроении, в частности к источникам создани защитных атмосфер при различных видах термообработки сталей и сплавов. The invention relates to heat treatment in general engineering, in particular, to sources for creating protective atmospheres in various types of heat treatment of steels and alloys.
Известны способы получени защитной экзотермической атмосферы, сжиганием при недостатке воздуха природного газа или сжиженных пропанбутановых смесей.Methods are known for producing a protective exothermic atmosphere by burning natural gas or liquefied propane-butane mixtures with insufficient air.
- Недостактом указанных защитных атмосфер вл етс окисление в них поверхности термообрабатываемых изделий, а также необходимость специального подвода к объекту, например от газопровода, или хранени газовых смесей в специальных сосудах под давлением.- The disadvantage of these protective atmospheres is the oxidation of the surfaces of heat treatable products in them, as well as the need for a special supply to the object, for example, from a gas pipeline, or the storage of gas mixtures in special pressure vessels.
Наиболее близким к изобретению вл етс способ получени защитной атмосферы при термообработке сталей и сплавов, заключающийс в сжигании углеводородсо- держащего топлива и дополнительной подаче вод ного пара в защитную атмосферу печи. Количество подаваемого вод ного пара определ ют из услови обеспечени содержани окислителей С02 + №0 равным 45-50 %, что соответствует созданию защитной пленки на поверхности изделий, преп тствующей процессам обезуглероживани .Closest to the invention is a method of obtaining a protective atmosphere during the heat treatment of steels and alloys, which consists in burning hydrocarbon-containing fuels and supplying additional steam to the protective atmosphere of the furnace. The amount of water vapor supplied is determined from the condition of ensuring the content of oxidants C02 + No. 0 is equal to 45-50%, which corresponds to the creation of a protective film on the surface of products that prevents the decarburization processes.
Однако известный способ не обеспечивает хорошего смешени вод ных паров с защитной атмосферой, а вод ной пар содержит большое количество воды, снижа качество термообработки. Способ требует отдельного источника вод ного пара, специального подвода углеводородсодержа- щего топлива, что усложн ет оборудование и технологию ведени процесса, не позвол вести термообработку, например, в полевых услови х .However, the known method does not provide a good mixing of water vapor with a protective atmosphere, and water vapor contains a large amount of water, reducing the quality of heat treatment. The method requires a separate source of water vapor, a special supply of hydrocarbon containing fuel, which complicates the equipment and technology of the process and does not allow for heat treatment, for example, in field conditions.
Целью изобретени вл етс обеспечение компактности оборудовани и безопасности ведени процесса, например, в полевых услови х.The aim of the invention is to ensure equipment compactness and process safety, for example, in field conditions.
Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу получени защитной экзотермической атмосферы при термообработке сталей и сплавов, включающему сжигание углеводеродсодержащего топлива в замкнутом объеме при недостатке окислител , дл получени защитной атмосферы в качестве топлива используют баллистит- ный порох.The goal is achieved by the fact that according to the method of obtaining a protective exothermic atmosphere during the heat treatment of steels and alloys, including burning a carbohydrate-containing fuel in a closed volume with a lack of an oxidizing agent, ballistite powder is used as a fuel to produce a protective atmosphere.
XIXi
сл ho xi со соsl ho xi with so
Использование баллиститного пороха дает более качественную по смешению газообразную атмосферу с меньшим количеством воды, так как продукты сгорани i баллиститных порохов распределены в газовой фазе более равномерно и идет активное взаимодействие с обрабатываемой поверхностью. Отпадает необходимость дополнительного смещени защитной атмосферы с вод ным паром. Эти источники защитной атмосферы более компактны и безопасны, чем газообразные, а 1 кг сжигаемого порох дает до 800 л экзотермической атмосферы, что позвол ет использовать его в полевых услови х.The use of ballistic powder gives a better mixing gas atmosphere with less water, since the combustion products i of the ballistic powders are distributed more evenly in the gas phase and there is an active interaction with the treated surface. There is no need for additional displacement of the protective atmosphere with water vapor. These sources of protective atmosphere are more compact and safe than gaseous ones, and 1 kg of burning powder gives up to 800 liters of exothermic atmosphere, which makes it possible to use it in field conditions.
Способ осуществл етс следующим образом .The method is carried out as follows.
Баллиститный порох сжигают в замкнутом объеме (в камере сгорани ), где образуютс газообразные продукты сгорани , представл ющие защитную экзотермическую атмосферу, которые подаютс в герметическую печь с термообрабатываемыми издели ми.The ballistic powder is burned in a confined space (in the combustion chamber), where gaseous combustion products are formed, representing a protective exothermic atmosphere, which are fed to a sealed furnace with heat-treated products.
Процесс горени баллиститного пороха описываетс следующим уравнением:The process of burning ballistic powder is described by the following equation:
СзбН4д078№з 36СО+24.5Н2+11,5№+SzbN4d078№z 36CO + 24.5N2 + 11.5№№
+2102 - 21С02+15СО+21 Н20+3,5Н2+11,5№ 30+2102 - 21С02 + 15СО + 21 Н20 + 3.5 Н2 + 11.5 № 30
Теплота реакции 2680 ккал/моль, температура 3500 К.The heat of reaction is 2680 kcal / mol, the temperature is 3500 K.
Примерный состав газов при давлении 30 МПа приведен в таблице.The approximate composition of gases at a pressure of 30 MPa is given in the table.
Как видно из таблицы, состав продуктов сгорани близок к составу богатой неочищенной экзотермической атмосферы по содержанию в ней окиси углерода. , Така атмосфера получаетс при коэффициенте расхода воздуха а 0,5-0,6 и преп тствует процессам окислени поверхности и обезуг- лераживани при высокотемпературной обработке сталей и сплавов.As can be seen from the table, the composition of the products of combustion is close to the composition of the rich, unrefined exothermic atmosphere in terms of carbon monoxide content. Such an atmosphere is obtained at an air flow rate of 0.5-0.6 and interferes with the processes of surface oxidation and decarbonization during the high-temperature treatment of steels and alloys.
Кроме того, содержащиес в продуктах неполного сгорани углекислый газ и вод ные пары создают защитную пленку на поверхности изделий, преп тствующую обезуглераживанию стали. Суммарный состав этих продуктов близок к составу газов прототипа, соответственно 51,8 и 45-50%.In addition, carbon dioxide and water vapor contained in the products of incomplete combustion create a protective film on the surface of the products that prevents the steel from being decarburized. The total composition of these products is close to the composition of the gases of the prototype, respectively, 51.8 and 45-50%.
П р и м е р. В камере сгорани объемом 0,2 л при комнатной температуре сжигают навеску артиллерийского пороха (баллиститного ) величиной 3 г. При сжигании навески образовалась защитна атмосфера в количестве около 1,8 л. Защитна атмосфера подаетс в герметическую камеру с исследуемым образцом, наход щуюс в печи. Исследуют образцы из стали марки Ст.З диаметром 10 мм и высотой 5 мм. Поверхность образцов шлифуют до класса 7-8. ДавлениеPRI me R. In a 0.2 liter combustion chamber at room temperature, a sample of artillery powder (ballistic) of 3 g is burned. When the sample was burned, a protective atmosphere of about 1.8 l was formed. The protective atmosphere is supplied to the hermetic chamber with the test sample in the furnace. Examine samples of steel grade St. D with a diameter of 10 mm and a height of 5 mm. The surface of the samples is ground to grade 7-8. Pressure
в герметической камере поддерживают до 3 кгс/см2 при температуре термообработки 900°С. По прототипу в герметическую камеру порци ми подают пропан-бутановую газовую смесь и вод ной пар. В зависимостиin a hermetic chamber, up to 3 kgf / cm2 is maintained at a heat treatment temperature of 900 ° C. According to the prototype, a propane-butane gas mixture and steam are supplied in portions of the hermetic chamber. Depending
от марки стали и вида термообработки режимы могут мен тьс .modes of steel and heat treatment may vary.
5five
00
5five
00
На чертеже приведены кривые, характеризующие изменение поверхностных свойств нормализованной стали Ст.З при 880-900°С в защитной атмосфере, полученной при сгорании баллиститного пороха (крива 1), в защитной атмосфере по прототипу (крива 2) и без защитной атмосферы (крива 3).The drawing shows the curves characterizing the change in the surface properties of normalized steel St. 3 at 880-900 ° C in a protective atmosphere obtained during the combustion of ballistic powder (curve 1), in a protective atmosphere of the prototype (curve 2) and without a protective atmosphere (curve 3 ).
Из графика следует, что твердость поверхности стали по Роквеллу с алмазным наконечником (HRA) в предлагаемой защитной атмосфере через 5 ч термообработки практически равна исходному уровню твердости до термообработки. Поверхность образцов чиста ,светло-сера , подокаленный дефектный слой отсутствует. Меньшие значени твердости вначале термообработки обусловлены присутствием в газовой смеси паров воды и углекислого газа, затем за счет образовани защитной пленки и процессов науглераживани поверхность восстанавливаетс . Твердость образцов в защитной атмосфере прототипа вначале уменьшаетс из-за интенсивного процесса ока- линообразовани , затем достигает посто нного уровн , но ниже чем твердость по предлагаемому способу. Поверхность светло-коричневого цвета. Твердость образцов , обрабатываемых без защитной атмосферы , понижена и уменьшаетс со временем термообработки из-за разрушени поверхности вследствие окалинообра- зовани . Образцы имеют темно-коричневую окалину, толщина которой после 6 ч термообработки достигает 3 мм.It follows from the graph that the Rockwell steel surface hardness with a diamond tip (HRA) in the proposed protective atmosphere after 5 hours of heat treatment is almost equal to the initial level of hardness before heat treatment. The sample surface is clean, light sulfur, there is no defective layer beneath it. Smaller hardness values at the beginning of heat treatment are due to the presence of water vapor and carbon dioxide in the gas mixture, then due to the formation of a protective film and carbonization processes the surface is restored. The hardness of the samples in the protective atmosphere of the prototype initially decreases due to the intensive scaling process, then it reaches a constant level, but lower than the hardness of the proposed method. The surface is light brown in color. The hardness of specimens processed without a protective atmosphere is reduced and decreases with time of heat treatment due to the destruction of the surface due to scaling. The samples have dark brown scale, whose thickness after 6 hours of heat treatment reaches 3 mm.
Величина угара (количества окалины по разнице массы образцов до и после нагрева и травлени ) дл образцов, обработанных в течение 6 ч, в защитной атмосфере не превышаетЗмг/см2(0,1%), при нагреве в атмосфере прототипа 3-6 м/см2 (0,1- 0,2%), а при нагреве в обычном режиме 55 (без атмосфер) величина угара достигает 100-120 мг/см2(3-4%).The magnitude of the burn (the amount of scale on the difference in mass of the samples before and after heating and etching) for samples treated for 6 hours in a protective atmosphere does not exceed 3 mg / cm2 (0.1%) when heated in the atmosphere of the prototype 3-6 m / cm2 (0.1-0.2%), and when heated in normal mode 55 (without atmospheres), the magnitude of the carbon monoxide reaches 100-120 mg / cm2 (3-4%).
Использование предлагаемого способа получени защитной экзотермической атмосферы при термической обработке сталей и сплавов обеспечивает по сравнению с из5The use of the proposed method for obtaining a protective exothermic atmosphere during the heat treatment of steels and alloys provides, as compared with 5
00
5five
00
вестными способами использование способа в конверсии производства баллиститных порохов; упрощение технологии за счет устранени источников подвода углеводород- содержащего топлива и вод ного пара; повышение безопасности и упрощение ведени процесса термообработки; возможность использовани компактного эффективного источника защитной атмосферы , например в полевых услови х.known methods using the method in the conversion of the production of ballistic powders; simplification of technology by eliminating sources of supplying hydrocarbon-containing fuels and water vapor; increase safety and simplify the process of heat treatment; the ability to use a compact, efficient source of protective atmosphere, e.g. in field conditions.
00
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU904832182A SU1752788A1 (en) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | Method of producing protective exothermic atmosphere in heat treatment of steels and alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU904832182A SU1752788A1 (en) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | Method of producing protective exothermic atmosphere in heat treatment of steels and alloys |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1752788A1 true SU1752788A1 (en) | 1992-08-07 |
Family
ID=21516988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU904832182A SU1752788A1 (en) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | Method of producing protective exothermic atmosphere in heat treatment of steels and alloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1752788A1 (en) |
-
1990
- 1990-05-30 SU SU904832182A patent/SU1752788A1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР №986941, кл. С 21 D 1/74, 1983. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2054036C (en) | Development process of a thermal treatment atmosphere and thermal treat ment plant | |
| FR2570805A1 (en) | PROCESS FOR DESTROYING HAZARDOUS WASTE | |
| US6793693B1 (en) | Method for utilizing a fuel by using exothermic pre-reactions in the form of a cold flame | |
| ATE434587T1 (en) | REFORMING METHOD AND APPARATUS ACTIVATED USING A MIXTURE OF OXYGEN WITH ANOTHER FUEL | |
| SU1752788A1 (en) | Method of producing protective exothermic atmosphere in heat treatment of steels and alloys | |
| JP7407495B2 (en) | Heat treatment furnace and heat treatment method | |
| JP2003129072A (en) | Combustion gas suitable for fusing or brazing | |
| JP5129511B2 (en) | Carburizing atmosphere gas generator and method | |
| JPS58123821A (en) | Heat treatment | |
| DK2376663T3 (en) | PROCEDURE FOR PREPARING A GASFUL ATMOSPHERE FOR METAL TREATMENT | |
| RU2558175C2 (en) | Combustion method of low-quality fuel | |
| Poor et al. | Furnace Atmospheres for Heat Treating | |
| KR940018454A (en) | Carbon exhaustion method | |
| SU1353725A1 (en) | Method of obtaining controllable atmosphere | |
| JP2000186806A (en) | Method of burning hydrocarbon fuel by burner | |
| SU553829A1 (en) | Method of carbon black production | |
| US1988929A (en) | Metallurgical furnace gas and method of controlling composition | |
| CN119061350A (en) | A method for modifying metal surface by gas phase detonation | |
| JPH0317404A (en) | Process using acetylene-like fuel to reduce nox by staged fuel supply | |
| SV et al. | Production of Acetylene gas for use as an Alternative fuel | |
| SU326257A1 (en) | METHOD OF GAS CEMENTATIONSC? C (> & HJ_ ^ 1PAT? IP. ^ &'- LIBIBL •• l ^ - ^ | |
| GB882676A (en) | Treatment of ferrous material | |
| GB1598826A (en) | Heat treatment of metals | |
| Sopok et al. | Chemical factors associated with environmental assisted cracking of generic gun systems | |
| US795790A (en) | Process of producing gas. |