СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОХИМИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

1. Способ термохимического упрочнения деталей, включающий в переменной последовательности
- одну или несколько стадий науглероживания, в каждом случае в углеродсодержащей газовой атмосфере с давлением менее 50 мбар, причем детали выдерживаются при температурах от 900 до 1050°С;
- при необходимости, одну или несколько стадий диффузии, в каждом случае в газовой атмосфере с давлением менее 100 мбар; и
2
- одну или несколько стадий азотирования, в каждом случае в азотсодержащей газовой атмосфере с давлением менее 50 мбар, причем детали выдерживаются при температурах от 800 до 1050°С, азотсодержащая газовая атмосфера содержит молекулярный азот (N) в качестве донорного газа и возбуждается посредством разрядной плазмы; причем
- способ выполняют таким образом, что временные интервалы между двумя следующими друг за другом технологическими стадиями составляют менее 15 минут, и детали на протяжении этих временных интервалов выдерживают в газовой атмосфере с давлением менее 300 мбар (30 кПа).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что временные интервалы между следующими друг за другом технологическими стадиями составляют менее 10 минут, предпочтительно менее 5 минут, и, в частности, менее 1 минуты.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что детали в одном временнóм интервале между двумя следующими друг за другом технологическими стадиями выдерживают в газовой атмосфере с давлением менее 200 мбар, предпочтительно менее 100 мбар.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуру деталей в одном временнóм интервале между двумя следующими друг за другом технологическими стадиями удерживают выше 600°С, предпочтительно выше 700°С, и, в частности, выше 800°С.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что способ последовательно включает стадии
- науглероживания/азотирования;
- науглероживания/диффундирования/азотирования;
- азотирования/науглероживания/азотирования;
- азотирования/науглероживания/азотирования/
науглероживания; или
- азотирования/науглероживания/диффундирования/
азотирования.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что разрядная плазма действует, при необходимости при пульсирующем напряжении постоянного тока от 200 до 1000 В, величине постоянного тока от 10 до 200 А, и при непрерывной мощности от 2 до 200 кВ∙А.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в одной или нескольких стадиях азотирования азотсодержащая атмосфера возбуждается посредством разрядной плазмы пульсирующего постоянного тока, предпочтительно в сочетании с импульсами тока высокого напряжения.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что в одной или нескольких стадиях азотирования разрядную плазму создают с помощью активного решетчатого электрода.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что детали выдерживают при отрицательном относительно активного решетчатого электрода электрическом потенциале, составляющем от 10 до 400 Вольт, предпочтительно от 10 до 200 В.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что в одной или нескольких стадиях азотирования используют разрядную имплантацию из импульсной плазмы.
11. Способ по п.1, отличающийся тем, что детали во время стадий азотирования выдерживают при температурах от 820 до 1000°С, предпочтительно от 920 до 980°С.
12. Способ по п.1, отличающийся тем, что детали во время стадий науглероживания выдерживаются при температурах от 940 до 1050°С.
2
2
13. Способ по п.1, отличающийся тем, что в стадиях азотирования азотсодержащая газовая атмосфера состоит из N и, при необходимости, одного или нескольких газов-носителей, таких как Н и аргон.
2
2
4
2
14. Способ по п.1, отличающийся тем, что в стадиях азотирования азотсодержащая газовая атмосфера состоит из N и одного или нескольких углеродсодержащих газов, таких как СО или СН, а также, при необходимости, одного или нескольких газов-носителей, таких как Н и аргон.
2
15. Способ по п.14, отличающийся тем, что содержание углеродсодержащего газа, в расчете на N, составляет от 2 до 20 об.%, предпочтительно от 4 до 15 об.%, и, в частности, от 4 до 10 об.%.
16. Способ по п.1, отличающийся тем, что в стадиях азотирования давление азотсодержащей газовой атмосферы составляет менее 40 мбар, предпочтительно менее 30 мбар, и, в частности, менее 20 мбар.
2
2
2
4
2
17. Способ по п.1, отличающийся тем, что в стадиях науглероживания углеродсодержащая газовая атмосфера состоит из одного или нескольких углеродсодержащих донорных газов, таких как СН, СО и СН, и, при необходимости, одного или нескольких газов-носителей, таких как Н и аргон.
18. Способ по п.1, отличающийся тем, что в стадиях науглероживания давление углеродсодержащей газовой атмосферы составляет менее 40 мбар, предпочтительно менее 30 мбар, и, в частности, менее 20 мбар.
2
19. Способ по п.1, отличающийся тем, что способ включает стадию диффузии при высоком давлении в N-атмосфере с давлением от 0,9 до 2 бар.
20. Способ по п.19, отличающийся тем, что способ включает последовательные стадии
- азотирования/науглероживания/диффундирования при высоком давлении.
21. Устройство для термохимического упрочнения деталей, включающее
- «m» нагревательных камер низкого давления, где «m» = 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, или 10;
2
2
2
2
4
2
- подключенный к нагревательным камерам низкого давления источник газоснабжения, который настроен таким образом, что нагревательные камеры низкого давления снабжаются одним или многими газами, выбранными из группы, включающей N, углеродсодержащие донорные газы, такие как СН, СО и СН, и газы-носители, такие как Н и аргон;
- передаточную камеру, с которой связана каждая нагревательная камера низкого давления, а также шлюзовая камера и закалочная камера, или бифункциональная шлюзовая-закалочная камера; или
- шлюзовую камеру и закалочную камеру, которые в каждом случае могут быть передвижными и могут быть соединены с каждой нагревательной камерой низкого давления; или
- бифункциональную шлюзовую-закалочную камеру, которая может быть передвижной и может быть присоединена к каждой нагревательной камерой низкого давления,
отличающееся тем, что
2
одна или несколько нагревательных камер низкого давления соединены с источником электрического энергоснабжения и отрегулированы так, чтобы в азотсодержащей газовой атмосфере с N в качестве донорного газа при температурах свыше 800°С и давлениях менее 100 мбар создавалась разрядная плазма.
22. Устройство по п.21, отличающееся тем, что источник электрического энергоснабжения выполнен для действие разрядной плазмы с напряжением постоянного тока от 200 до 1000 В, величиной постоянного тока от 10 до 200 А, и при непрерывной мощности от 2 до 200 кВ∙А.
23. Устройство по п.21, отличающееся тем, что источник электрического энергоснабжения выполнен для работы при пульсирующем постоянном напряжении, предпочтительно в сочетании с импульсами тока высокого напряжения.
24. Устройство по п.21, отличающееся тем, что одна или несколько нагревательных камер низкого давления оснащены активным решетчатым электродом.