СПОСОБ ЗАКАЛКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ Российский патент 2016 года по МПК C21D1/60 C21D1/20 

Описание патента на изобретение RU2593241C1

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в области машиностроения и других отраслях промышленности для получения качественных стабильных характеристик и свойств используемых в производстве изделий и материалов.

Изобретение может быть использовано при производстве деталей из черных и цветных металлов и сплавов для придания им стабильных физических и эксплуатационных характеристик за счет использования закалочной среды, которая позволяет получать адиабатный термоизолирующий слой на их поверхности, создавая адиабатный объем для протекания процесса рекристаллизации материалов.

В качестве закалочной среды предлагается использовать минеральный раствор, состоящий из 10-35% силикатов, 1-15% хлоритов, 5-25% боратов и воды.

Известен способ закалки металлических изделий, включающий нагрев изделия до температуры аустенизации и охлаждение в закалочной среде в виде водовоздушной пены, подачу которой осуществляют по всей поверхности закаливаемого изделия с помощью спрейера с обеспечением регулируемого и управляемого отвода тепла от поверхности изделия (RU №2353669С2, C21D 1/667, 27.04.2009).

Однако данное техническое решение не может обеспечить стабильную кристаллизацию металлов при закалке, потому что пенная среда не имеет сплошной однородной структуры, не может обеспечить равномерный теплоотвод и не может сформировать равномерных кристаллических связей материала изделия.

Известна закалочная среда, в которой раскрыт способ закалки инструмента из чугуна, включающий нагрев инструмента до температуры закалки и погружение их в закалочную среду, содержащую медный купорос, ледяную кислоту, хлористый натрий, нитрат натрия и воду, обеспечивающую на поверхности инструмента образование адсорбционной пленки, которая создает равномерный теплоотвод и охлаждение, что приводит к стабильности структуры (RU 2130083C1, C21D 1/60, 10.05.1998).

Однако указанная закалочная среда не может создать адиабатный объем изделия, погруженного в закалочную среду, и сформировать термозащитную оболочку, не может обеспечить прекращение теплопередачи между оболочкой (пленкой) и закалочной средой ввиду ее недостаточной теплозащитной способности для протекания адиабатных рекристаллизационных процессов.

Задачей настоящего изобретения является:

- создание способа закалки, способного в режиме интенсивной кристаллизации создать адиабатный слой (оболочку), что позволит осуществить системную межмолекулярную и межатомарную перестройку структуры металла, используя эффект равновесного градиента температур замкнутого объема;

- создание закалочной среды, способной образовывать адиабатный слой (оболочку) при воздействии высокой температуры закаливаемого изделия.

Предлагаемое изобретение исключает все указанные недостатки прототипов, обеспечивает получение стабильных результатов закалки и делает возможным получение изделий с гарантированными параметрами (свойствами).

Техническим результатом изобретения является получение стабильных результатов закалки и повышение механических свойств.

Для достижения технического результата заявлен способ закалки стальных изделий, включающий нагрев изделий до температуры аустенизации, погружение изделий в закалочную минеральную среду, содержащую, мас. %: силикаты 10-35, хлориды 1-15, бораты 5-25, вода - остальное, выдержку в указанной среде в течение 10-60 с с обеспечением формирования адиабатной оболочки, извлечение изделия из закалочной среды и последующую изотермическую выдержку на воздухе в течение 8-72 часов.

Использование в изобретении минерального состава, состоящего из водного раствора силикатов, боратов, хлоритов, в пропорциях, специально подобранных для обработки определенных металлов и сплавов, способствует при воздействии на него высоких температур нагретой детали образовывать на ее поверхности термостойкий слой, толщиной от 0,5 до 3 мм, препятствующий теплообмену между изделием и закалочной и внешней средами.

Применение настоящего способа возможно как при изготовлении серийных деталей незначительных размеров (подшипники, кольца, пружины и т.д.), так и при упрочнении крупногабаритных изделий (рельсы, валы, колеса и прочее).

Способ заключается в нагреве изделия до точки аустенизации металла, в последующем полном погружении нагретой детали в закалочный раствор, в формировании термозащитного адиабатного слоя (оболочки), в возникновении адиабатного объема и активации энергетического взаимодействия между частицами и обеспечении последующего протекания процесса рекристаллизации металла.

Процесс закалки изделия в закалочной среде осуществляется в течение 10-60 секунд с одновременным формированием термозащитного адиабатного слоя.

После заданной технологической выдержки в закалочной среде, изделие извлекается из закалочной ванны для прохождения процесса автоматической рекристаллизации в сформированном адиабатном объеме.

Выдержка изделия, без удаления термозащитного слоя, проводится до завершения процесса изменения структуры металла в течение от 8 до 72-х часов.

Способ данной термической обработки обеспечивает получение высококачественной кристаллической структуры с повышенными эксплуатационными свойствами.

На примере обработки корпусов, изготовленных из стали 40Х и закаленных данным способом, можно сделать вывод, что качество изделий и их характеристики повышаются на 25-30%, без изменения химического состава материала, при твердости корпуса 62-63 HRC, при сигме изгиба 780 кг/мм кв. и увеличении износостойкости изделия на 28%.

Использование данного способа и получение высококачественной структуры и характеристик изделий позволит значительно увеличить эксплуатационный ресурс выпускаемой продукции, повысить ее надежность, сроки эксплуатации и расширить сферы ее применения.

Похожие патенты RU2593241C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ СОЗДАНИЯ КОМБИНИРОВАННОГО МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКОГО ДИФФУЗИОННОГО ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ДЕТАЛЕЙ И ИЗДЕЛИЙ, ОБЛАДАЮЩИХ УНИКАЛЬНЫМИ ИЗНОСНЫМИ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМИ СВОЙСТВАМИ ПОЛУЧЕННЫЕ МЕТОДОМ ТЕРМОХИМИЧЕСКОГО СИНТЕЗА 2013
  • Костюченко Анатолий Витальевич
  • Черноскутов Юрий Николаевич
RU2560800C2
РАСТВОР ДЛЯ СОЗДАНИЯ ДИФФУНДИРОВАННОГО МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКОГО СЛОЯ 2015
  • Костюченко Анатолий Витальевич
  • Черноскутов Юрий Николаевич
RU2601838C1
СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ 2015
  • Попелюх Альберт Игоревич
  • Никулина Аэлита Александровна
  • Попелюх Павел Альбертович
  • Юркевич Мария Руслановна
RU2588936C1
Способ термической обработки железнодорожных колес 2016
  • Савушкин Роман Александрович
  • Кякк Кирилл Вальтерович
  • Безобразов Юрий Алексеевич
  • Бройтман Олег Аркадьевич
  • Кабак Кирилл Михайлович
  • Перкунов Вячеслав Евгеньевич
RU2636777C1
СПОСОБ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ 2013
  • Жигалов Анатолий Николаевич
  • Шатуров Геннадий Филиппович
  • Головков Виталий Михайлович
RU2557175C2
Способ термической обработки детали из стали 2022
  • Голец Александр Витальевич
RU2800483C1
СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ 1994
  • Галицын Г.А.
  • Добужская А.Б.
  • Муравьев Е.А.
  • Дерябин А.А.
  • Киричков А.А.
  • Мешков А.И.
  • Агеенко Ю.Я.
RU2081191C1
СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЭКОНОМНОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ 2013
  • Сазонов Юрий Борисович
  • Смирнова Юлия Викторовна
  • Комиссаров Александр Александрович
RU2548339C1
Способ термической обработки кольца подшипника из стали 2018
  • Голец Александр Витальевич
RU2686403C1
СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ ТИПА ВАЛОВ 1991
  • Фельдман В.Е.
  • Филимонов Г.Н.
  • Осминин Б.А.
  • Кривошеев В.П.
  • Алексеенко В.Т.
  • Виноградская А.А.
  • Кагало В.В.
RU2012600C1

Реферат патента 2016 года СПОСОБ ЗАКАЛКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в области машиностроения и других отраслях промышленности. Техническим результатом изобретения является получение стабильных результатов закалки и повышение механических свойств. Способ включает нагрев изделия до температуры аустенизации, последующее полное погружение нагретого изделия в закалочную среду, содержащую в мас.%: силикаты 10-35, хлориты 1-15, бораты 5-25, вода - остальное, выдержку в указанном растворе в течение 10-60 с с обеспечением формирования на поверхности термозащитного адиабатного слоя, извлечение изделия из закалочной среды и последующую выдержку на воздухе в течение 8-72 ч. Использование данного способа и получение высококачественной структуры и характеристик изделий позволит значительно увеличить эксплуатационный ресурс выпускаемой продукции, повысить ее надежность, сроки эксплуатации и расширить сферы ее применения.

Формула изобретения RU 2 593 241 C1

Способ закалки стальных изделий, включающий нагрев изделий до температуры аустенизации, погружение нагретых изделий в закалочную минеральную среду, содержащую в мас.%: силикаты 10-35, хлориты 1-15, бораты 5-25, остальное вода, выдержку в указанной среде в течение 10-60 с с обеспечением формирования на поверхности изделий адиабатной оболочки в виде термозащитного покрытия толщиной от 0,5 до 3 мм, извлечение изделий из закалочной среды и последующую изотермическую выдержку на воздухе в течение от 8 до 72 ч.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2016 года RU2593241C1

Закалочная среда 1982
  • Толстоусов Анатолий Васильевич
  • Банных Олег Александрович
SU1180390A1
ЗАКАЛОЧНАЯ СРЕДА 1998
  • Афанасьев В.К.
  • Сагалакова М.М.
  • Чибряков М.В.
  • Сарлин М.К.
  • Попова М.В.
RU2130083C1
ЗАКАЛОЧНАЯ СРЕДА С УПРАВЛЯЕМОЙ ВЯЗКОСТЬЮ 1994
  • Шулежко А.Ф.
  • Калибатовский С.В.
  • Баранец О.Г.
  • Фурман Ю.С.
  • Погорелова И.Г.
  • Писаревский В.Н.
  • Скрипин В.Ю.
  • Алейникова В.К.
RU2077596C1
Устройство для высокочастотной закалки мелких деталей 1953
  • Сапожников В.В.
SU100557A1
Способ термической обработки крупногабаритных изделий 1985
  • Стародубов Кирилл Федорович
  • Долженков Иван Егорович
  • Дейнеко Леонид Николаевич
  • Калиновский Сергей Константинович
  • Дробязко Владимир Алексеевич
  • Толстых Владислав Самуилович
  • Каплан Семен Гиршанович
  • Михайлин Геннадий Константинович
  • Нохрин Виктор Дмитриевич
  • Колосов Анатолий Николаевич
  • Агаханов Борис Григорьевич
  • Прилучный Владимир Васильевич
SU1294845A1
US 20030010414 A1, 16.01.2003.

RU 2 593 241 C1

Авторы

Костюченко Анатолий Витальевич

Черноскутов Юрий Николаевич

Даты

2016-08-10Публикация

2015-03-24Подача