ел ate
СПSP
00 Изобретение относитс к области машиностроени и может быть использовано при науглероживании поверхности металлических изделий с целью придани им повышенной твердости, износоустойчивости. Известен способ цементации стали с использованием тлеющего разр да. Этот способ заключаетс в том, что обрабатываемую деталь-катод бомбардируют ионами углерода, образующими с в тлеющем разр де между деталью анодом в углеводородной среде. Давл ние газовой среды при этом не превы шает 20-30 мм рт.ст. Однако существующий способ цемен тации трудно реализовать в промьш1ле ности, так как используетс понижен ное давление, что усложн ет оборудо вание и увеличивает его стоимость. Под действием бомбардировки ионов , имеющих в вакуумной среде значительную длину свободного пробега и высокую вследствие этого скорость по вл етс возможность перегрева и оплавлени поверхностей изделий осо бенно профильных, а также обезуглероживани вызванного распьшением ад сорбционного сло углерода ионами плазмы тлеющего разр да.. Целью насто щего изобретени вл етс повьш)ение скорости цементации и возможности проведени процесса при атмосферном давлении. Поставленна цель достигаетс тем, что карбюризатор подают в дуго вой разр д, ионизируют его там, а затем из дугового разр да ионы углерода попадают в несамосто тельный разр д между графитовым анодом и деталью-катодом при нормальном давлении. I . Пример . Предлагаемый способ плазменной цементации реализуют в устройстве, состо щем из двух коаксиальных полых электродов. Во внутренний электрод-анод помещают образец , представл ющий собой кругльп стержень 20 мм; 1 30 мм из стали 20X13. В качестве науглероживающей среды используют пропан-бутан, сначала его подают в область между электродами, где под действием электромагнитного пол перемещаетс дуга посто нного тока с температурой 12000 К, ионизируетс там (ионизаци углеводородного газа составл ла до 10%), а затем в ионизированном состо нии поступает в зону несамосто тельного разр да между анодом и образцом. Напр жение между анодом и образцом поддерживают равным 500 В и обеспечивают перемещение ионов углерода к образцу, который играет роль второго катода. При помощи введенного в электрическую цепь катод-образец регулировочного сопротивлени плотность ионной бомбардировки регулируют в широких пределах (практически.от 0,1 до 10 шА/см) температуру образца регулируют мощностью дуги независимо от тока несамосто тельного разр да через образец. На глубину (S) и степень насыщени оказывают вли ние следующие параметры: мощность дугового разр да Рп,температура образца Товр, плотность ионного тока, врем обработки образцов. Данные о параметрах режимов обработки некоторьпс образцов приведены в таблице. Как видно из таблицы врем , затрачиваемое на обработку образцов способом плазменной цементации, по сравнению q обычными способами цементации , сокращено в 5-8 раз, что позволит существенно повысить производительность . Цементаци проводитс при атмосферном давлении и не требует специального вакуумного оборудовав ни , что приводит к снижению затрат на оборудование. 4,32 10 970 0,63 0,25 5,1 , 15 1000 0,76 0,4 5,45 20 1100 1,14 0,8 6,4 15 1050 0,76 0,55 Насыщение по глубине равномерное На глубине до 0,4 мм образуетс небольшое количество карбидов На глубине до 0,5 мм наблюдаетс пересыщение (ледебурат), на глубине 0,6-0,8 мм распределение карбидной фазы равномерное Аналогично образцу № 4 На глубине до 0,3 мм зона, пересыщени ,на глубине 0,3-0,55 мм равномерное распределение карбидов00 The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used in carburizing the surface of metal products in order to impart increased hardness and wear resistance to them. There is a method of cementation of steel using a glow discharge. This method consists in bombarding the workpiece-cathode with carbon ions forming an anode in the hydrocarbon medium in the glow discharge between the workpiece. The pressure of the gaseous medium in this case does not exceed 20–30 mm Hg. However, the existing method of cementing is difficult to implement in industry because it uses reduced pressure, which complicates the equipment and increases its cost. Under the action of bombardment of ions having a considerable mean free path in a vacuum medium and a high speed as a result, the possibility of overheating and melting the surfaces of products with a particular profile, as well as decarburization of the adsorption layer of carbon by glow plasma ions, appears. the invention is to increase the speed of cementation and the possibility of carrying out the process at atmospheric pressure. The goal is achieved by supplying the carburizer to the arc discharge, ionizing it there, and then from the arc discharge carbon ions fall into the non-self-sustaining discharge between the graphite anode and the cathode part at normal pressure. I. An example. The proposed method of plasma cementation is implemented in a device consisting of two coaxial hollow electrodes. A sample representing a 20 mm circular rod is placed in the internal electrode-anode; 1 30 mm from steel 20X13. Propane-butane is used as a carburizing medium. At first it is supplied to the area between the electrodes, where under the action of an electromagnetic field a direct current arc moves with a temperature of 12000 K, it is ionized (the ionization of the hydrocarbon gas is up to 10%), and then in the ionized state It enters the non-self-discharge zone between the anode and the sample. The voltage between the anode and the sample is maintained at 500 V and ensures the movement of carbon ions to the sample, which plays the role of the second cathode. Using the adjusting resistance introduced into the electrical circuit of the sample, the ion bombardment density is controlled over a wide range (almost from 0.1 to 10 W / cm) the sample temperature is controlled by the arc power regardless of the current of the non-self-sustained discharge through the sample. The depth (S) and the degree of saturation are affected by the following parameters: arc discharge power Pn, sample temperature Tp, ion current density, sample processing time. Data on the parameters of processing modes for some samples are given in the table. As can be seen from the table, the time spent on processing samples by the method of plasma cementation, compared to q by conventional cementation methods, is reduced by 5-8 times, which will significantly improve performance. Cementation is carried out at atmospheric pressure and does not require special vacuum equipment, which leads to lower equipment costs. 4.32 10 970 0,63 0,25 5,1, 15 1000 0,76 0,4 5,45 20 1100 1,14 0,8 6,4 15 1050 0,76 0,55 Depth saturation uniform On At a depth of up to 0.4 mm, a small amount of carbides is formed. At a depth of up to 0.5 mm, supersaturation is observed (ledebrate). At a depth of 0.6-0.8 mm, the distribution of the carbide phase is uniform. Similar to sample no. 4 At a depth of 0.3 mm, the zone supersaturation at a depth of 0.3-0.55 mm uniform distribution of carbides