Закалочная среда Советский патент 1983 года по МПК C21D1/60 

Од

СО

SsJ Изобретение относится к закалочным средам, применяемым при термической обработке. В качестве закалочных сред при термической обработке стали наиболее широко используют воду и минеральные масла Cl. Известна закалочная среда, содержаШвя воду с добавками триэтаноламина и натрия азотистокислого, вводимых для I уменьшения склонности к коррозии 1,2. При закалке стали в воде наблюдает г,я высокая прокаливаемость и склонность к трещинообразованию из-«а больших скоростей ( 7ОО° С/с) охлаждения в области температур мартенситного превращения. При закалке в масле из-за низких скоростей (- ЗО С/с) охлаждения в этой же области температур трещинообразования нет. Однако скорость охлаждения в масле недостаточна для получения высокой прокаииваемости изделий. Необходимо также отметить высокую пожароопасность масла. Известны также закалочные среды на водной основе с различными добавками, которые позволяют изменять скорость охлаждения. Такими добавками, например являются полиакриламид и оксиэтилированная целлюлоза L 3 и 4. Однако целлюлоза подвержена значитес ной термо- и механодеструкции, а применение жидкости с полиакриламидом вызы вает бьтстрый выход из строя оборудования, как после испарения воды на нем остается полиакриламнд, обладающий высокой твердостью. Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является закалочная среда, содержащая воду, водорастворимый полимер - неполную железную соль полиакриловой кислоты, минеральную соль хлористый натрий и едкий натрий при опре деленном соотношении компонентов С 5}. Недостаток известной среды заключается в том, что она не предотвращает трещинообразовання при закалке изделий сложной формы из легированных сталей и имеет небольшой срок службы в связи с изменением свойств в прооессе эксплуатаиии. 11елью изобретения является исключе-нке трещинообразования изделий при закал е и повышение срока службы. Для достижения указанной цели в зака лочную среду, содержащую воду, водораст воримый полимер и минеральную соль, дополнительно вводят триэтаноламин, бутило вый спирт, касторовое маслЪИ кремнийорганический пеногаситепь, в качестве водорастворимого полимера - полигликолевый эфир дитретичной бутилкарболовой кислот-/ты, а в качестве минеральной соли - натрий азотистокислый и калий бензойнокислый при следукщем соотношении компонен TDB, мае. %: Полигликолевый эфир дитретичной бутилкарболовой кислоты25,0-50,0 Натрий азотистокислый7,5-13,0 Калий бензойнокислый О 5-1,5 Трвэтаноламин - 2,0-4,0 Бутиловый спирт О,09-0,155 Масло касторовое 0,005-0,009 Кремнийорганический пеногаситель0,3-0,5 Вода Остальное Применение закалочной среды такого состава позволяет регулировать скорость охлажди1ия в областях температур мартен ситного и перлитного преьращенйй. Это регулирование достигается изменением устойчивости (толщины) пленки полимера, образующейся на поверхности закаливаемых изделий. Толщина этой пленки находйч ся в прямой зависимости от содержания в растворе полигликолевого эфира дитре- тачной бутилкарболовой кислоты. При температуре охлаждаемого изделия ниже 60 С эта пленка полностью растворяется. Введение в закалочную среду триэтанолЧ амина, азотистокислого натрия, далия бензойнокислого, бутилового спирта, касторовб-i го масла и кремнийорганического пеногасителя позволяет также предохранять в течение длительного времени изделия и оборудования от коррозии и исключить пенообразование. П ри м е р . Предлагаемая среда исследовалась по закаливаемости, прокаливаемое ти и влиянию на трещинообразование сталей, а также по сохранению закалочных свойств в процессе среды и ее . эксплуатации. Исслеоуемые смеси закалочной среды предлагаемого состава представлены в табл. 1. Исследуемый состав известной закалочной среды следующий, мае. %: Неполная железная соль полиакриловой кислоты2,0 Едкий натрий0,5 Хлористый натрий1,0 Вода96,5 Исследование закаливаемости сталей 40Х, 40ХГТР, 40ХН2МА и 42ХМФА производилось на образцах ф ЗО мм и толщиной 1О мм. Прокаливаемость указанных сталей определялась после закалки образцов 0 30 мм и длинрй 120 мм. Температура нагрева пов аакапку всех сталей соответствовгша 850 при времени выдержки 6О мин. Результаты определения твердости поверхности и сердцевины образцов сталей 40Х, 40ХГТР, .40ХН2МА и 42ХМФА после охла:ждения в закалочной среда при 2О С представлены в табл. 2. На образцах, закаленных в известной среде, наблюдались стеклообразные нарос 4 ты полимера с высокой твердсхзтью. После механического снятия нароста полимера было определено, что образцы имели мяг кие пятна с твердостью до - 44 Н р с. Образование трешин в стали при закал ке в закалочной среде предлагаемого и известного составов изучалось на специ ально изготовленных образшх сложной формы.. В каждом составе з:акаливалось по 1О образцов из стали 42ХМФА. Температура среды соо-тетствсвала 20-25 С. Результаты исследований показали, чт при закалке образцов из стали 42ХМФА в среде предлагаемого состава трешин на них не обнаружено, в то время как после закалки образцов в известной среде вь1явлено нал;1чие трещинка шести образца то есть в 6О% случаев. . - . Закалочные свойства при рабочих темп ратурах чзакалочной среды от 20 до 60 С предлагаемого и известного составов оце нивались по твердости и наличию трешин на закаленных образцах сложной геометри ческой формы, изготовленных из стали 4ОХ.. , - . - .- Результаты эксперимента показали, что при закалке образцов из стали .4ОХ в сре де предлагаемого состава с рабочей температурой 2О-6О° С достигается требуемая твердость стали (54-57 НЯ с) при полном отсутствии трешин на образцах. Закалка в известной закалочной среде обе печила твердость стали 55-57 НИ с, но при закалке в среде с рабочей температурой 54 ° С и выше наблюдались закалОчцые трешины. Трещинообразование образцов из стали 40Х при закалке в средах предлагаемого и известного составов показаны в табл. 3. Сохранение закалочных свойств закаЛо ной среды предлагаемого и известного составов В- процессе эксплуатации определялось по количеству закалок образцов простой формы, при KOTOpdKf обеспачива ется требуемая твердость закаленных образцов без образования на них трешин. QibiTbi проводились на цилиндрических образцах Ф ЗО х 120 мм, изготовленных из стали 40ХН2МА. Закалку с 86О С проводили в 31акалочных средах предлагаемого и известного составов. Объем жидкости составлял Юл, Результаты исследований показали, что в течение 326 дакалок образцов ф 30 X 12О мм из стали 40ХН2МА в закалочной среде предлагаемого состава неблюдается их высокая закаливаемость и отсутствие закалочных трешин (табл. 41 в то время как после 1О8 закалок идентичных образцов в известной закалочной среде наблюдаются продольные трещины на всю длину образца. Влияние количества закалок обраэиов 0 ЗО X 120 мм из стали 4ОХН2МА на их твердость и трешинообразование показано в табл. 4. Таким образом предлагаемая закалочная среда позволяет обеспечить качественную закалку изделий сложной и простой геометрических форм без трешин в интервале рабочих температур среды 2О-60РС Закалочные свойства закалочной сре№1 предлага «1ого состава стабильны на протяжении более длительного срока службы, На всех образцах, закаленных в взвест)ной закалочной среде, наблюдается высаживание остеклованного полимера, который обладает высокой твердостью и требует дополнительной механической обработки. После механического снятия шшета было определено, что образцы имели мягкие пятна с твердостью до-44 HR с. При закалке образцов в предлагаемом составе закалочной среды указанный недостаток полностью отсутствует.

Таблица

7

1016377

8 |Проаьпженнё табл, 2

Примечание. Сосгавы закалочных

40

62 Примечай не. В каждом опыте i

О .1 .1 сред- upeflCTaBneHbi в табл. 1 Т а б л и ц а 3 аакал гвалось по 10 образцов.

1016377

10 Таблица 4