Способ обработки холоднодеформированных стальных заготовок Советский патент 1984 года по МПК C21D1/46 

Изобретение относится к термической обработке сталей, в частности к рекристаллизационному отжигу стал ных заготовок, подвергаемых холодной деформации. На машиностроительных заводах, где стальные полуфабрикаты подвергают многократной вытяжке, рекристалли зационный отжиг осуществляют, с окислительной атмосферой при 600-650 С p Однако поверхность стали при этом покрывается слоем прочной окалины, удаление которой в горячих концентри рованных растворах кислот приводит к наводораживанию заготовок, загрязнению цеха вредными парами4 Кроме того, этот способ характеризуется низкой производительностью и громозд костью оборудования. Известен способ рекристаллизацио ного отжига холоднодеформированной стальной заготовки в защитной атмосфере С23.. Однако способ требует организации газового хозяйст-ва, сложного оборуд вания, отличается большой длительностью. Наиболееблизким по технической сущности к предлагаемому является {способ обработки холоднодеформироранных стальных заготовок, включающ безокислительньй рекристаллизационнь отжиг при бОО-бЗО С в эвтектическом расплаве хлоридов кальция и натрия с добавкой метасиликата натрия, выдержку JB процессе охлаждения при 280-300 С в эвтектическом расплаве щелочей с добавкой ферроцианида кал и промывку в горячей воде C3J. Недостаток известного способа заключается в том, что при извлечеНИИ заготовок из ванны с расплавом солей образукнцаяся на их поверхност хлоридйо-силикатная пленка, п.редохр няквцая металл от окисления на возду .хе, трудно отмывается в горячей -воде. Поэтому необходима вторая ван с расплавом NaOH-KOH--K,CFe(CN)b при 280-300 С, в которой обеспечива ется удаление хлоридно-силикатной пленки. Это усложняет процесс обработки. Целью изобретения является упрощение процесса. : Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки холоднодеформированных стальных заг товок, включакнцему рек ристаллиз«ционный безокислительньй отжиг при 600-650 С в эвтектическом расплаве солей, содержащем хлористьй натрий и метасиликат натрия, и промывку в горячей воде, отжиг производят в расплаве, дополнительно содержащем хлористый калий и карбонат натрия, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Хлористьй калий30-41 Хлористый натрий20-30 Метасиликат . натрия0,3 -1,2 Карбонат натрия32,8-44,7 Образующаяся на поверхности заготовок при извлеЧе нии их .из расплава KCI-NaCI-NagCOj-Na SiOg солевая пленка быстро отвердевает и защищает сталь от окисления на воздухе. В . то же время наличие в расплаве хлористого калия и карбоната натрия, а также уменьшенное содержание силиката обеспечивает хорошее растворение солей пленки в горячей (7080°С) воде. В связи с этим отпадает необходимость применения щелочного расплава. Таким образом в отличие от солевой композиции (CaCl2-NaCl). Na,SiO, которая очень трудно отмывается водой с поверхности заготовок, пленка отвердевшего расплава KC1-NaC1-Naj,C03-Na,j,Si03 отмывается с поверхности стали горячей водой в течение 10-20 мин.. Это достигается как за счет свойств самой солевой композиции, т.е. более легкого ее растворения, так и за счет значительного уменьшения (примерно вдвое) толщины образуемой пленки. Концентрационные пределы солей в расплаве установлены опытным путем и обусловлены в основном изменением плавкости ,и вязкости расплава. Предлагаемые составы.расплава плавятся при 565-580с. С превьшением предельного содержания хлоридов резка повышается температура плавления расплава, его вязкость. Так, расплавы следующих составов, мас.%: КС1 45 24 31 34 NaCI 21 27 34 15 agCO, 33, 48 34 Na-jSiO 1 плавятся при 600-610 С. ПосЛ)Льку рекристаллизационный отжиг спецсталей, например 10 ГН и 11 ЮА, осущест вляют при бОО-бЗО С, то расплавы приведенного состава для этого процесса непригрдны (их рабочая темпер тура 650-700 0, т.е.. выше температу ры операции, отжига). Метасиликат натрия в предлагаемом расплаве выполняет ту же функцию что ив известном составе расплава. Однако нижний предел его выше, а верхний ниже, чем в расплаве CaCI NaCI-NartSiO . Для обеспечения безокислительного отжига в хлоридно-кар бонатном расплаве достаточно 0,31,2% NagSiO. Увеличение содержания силиката свыше 1,2% лишь удлиняет отмывку солевой -пленки, уменьшение его концентрации ниже 0,3% не обеспе чивает качественного -безокислительного отжига: на поверхности стали п является тонкая пленка окислов. Примеры осуществления рекристалли зационного отжига спецсталей в пред лагаемом расплаве приведены в табл. В опытах 1-4, 7 и 8 использовали образць4 из стали 11 ЮА, в опытах 5 и 6 - образцы из стали 10 ГН. Дли тельность выдержки образцов в расплаве из стали 11 ЮА 20 мин, из стали 10ТН 90. мин. После извлечения из расплава образцы охлаждались на воздухе до 250-300 С, а затем подвергались промывке горячей (70°С) водой в течение 10-20 мин. Контроль завершения отмывки выполняли визуально, а также- с помощью химического анализа на хлорид. При осуществлении рекристаллизационного отжига в расплаве KCl-NaCI-Naj CO -Na.SiOj в пределах предлагаемых концентраций комп нентов поверхность стали после ох-, лаждения и отмывки светлая, без окалины. При увеличенном содержании силиката наблюдается некачественная схгмывка солей, при уменьшенном 944окисление поверхности (табл. 1, примеры 7 и 8). Вязкость предлагаемого расплава гораздо ниже, чем известно, поэтому вынос солей с заготовками уменьшается примерно вдвое. В табл. 2 приводятся конкретные данные до выносу солей в наиболее легкоплавком составе предлагаемого расплава (содержащем, мас,%: КС1 35,4, NaCI 27, 0,6, NajCO 37,0, и в извесгном содержащем, мас.%: CaClj 66, NaCI 32,5, . Хотя толщина образуемой жидкой пленки расплава КС1-NaCINa-CO -Na SiOj на заготовках вдвое меньше, чем в случае расплава (CaClg -NaCI) эд , однако отвердевание ее происходит быстрее. Это связано с меньшим перегревом предлагаемого расплава вьппе температуры плавления-. Так, температура плавления известного расплава , предлагаемого 565-580 С. Таким образом, для отвердевания пленки предлагаемого -расплава отожженные заготовки следует охладить на 20-35С для отвердевания пленки известного расплава на 95-145 С. При одной и той же заданной скорости охлаждения пленка предлагаемого расплава отвердевает быстрее и исключает диффузию кислорода к поверхности стали. Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа обработки, заключающаяся в упрощении процесса, определяется исключением из техпроцесса щелочного расплава для отмывки солевой пленки на заготовках, сокращением длительности технологического цикла на 8-15 мин, удешевлением расплава (КС1 и , дешевле CaCl2) а также уменьшением, удельного выноса солей, в 2 раза. . Расплав может быть внедрен на машиностроительных заводах., осуществляющих обработку., свертку, вытяжку заготовок путем холодной деформации.;

Таблица 1

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ХОЛОДНОДЕФОРМИРОВАННЫХ СТАЛЬНЫХ ЗАГОТОВОК, включающий рекристаллизационный безокислительный отжиг при 600-650 С в эвтектическом расплаве солей, содержащем хлористый натрий и метасиликат натрия, и промывку в горячей воде, о т л и Ч а ю щ и и С я тем, что, с целью упрощения процесса, отжиг производят, в расплаве, дополнительно содержащем хлористый калий и карбонат натрия, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Хлористый 30-41 калий Хлористый 20-30 натрий (Л Метаснликат0,3-1,2 натрия Карбонат 32,8-44,7 натрия 00 Од со 4

44,7

0,3

25

30

32,4

36

30

Прототип

Чистая, светлая, без остатков солей и окалины

То же

11

Отливка от солей полная, цвет поверхности темный, неравномерный

Отмывка от солей неполная

Таблица 2

0,98

0,78

Предлагаемыйлегко1118694

8 Продолжение табл.2