Закалочная среда для термической обработки стальных изделий Советский патент 1990 года по МПК C21D1/46 

1

Изобретение относится к термической обработке металло и сплавов в частности к средам для интенсификации охлаждения стальных деталей при их термической обработке.

Цель изобретения - улучшение качества изделия.

Сущность изобретения заключается в том, что для водных растворов хлоридов существует своя определенная концентрация, при которой достигает максимальная критическая плотность теплового потока, а следовательно, достигается максимальный теплоот- вод, так как более интенсивно разрушаются паровые пленки. Гидроокись кальция увеличивает критическую плотность теплового потока и смещае его максимум в область более низких концентраций хлоридов. За счет оптимальных концентраций смесей гидроокиси кальция и хлоридог) кальция, магния, лития достигается максимальный теплоотвод тепла. Эти концентрации являются минимальными и составляют 6,8 и 12%.

Верхние пределы указывают максимальную растворимость хлоридов различных элементов в воде при повышенных температурах.

Нижний и верхний пределы концент раций гидроокиси кальция указьгаают на максимальную ее растворимость пр комнатной температуре (0,15%) и при температуре (0,01%), т.е. с увеличением температуры растворов растворимость гидроокиси кальция падает.

Одним из компонентов закалочной среды взята слабо растворимая гидроокись кальция с водородным показателем рН 7,5-12,5, предотвращающая протекание реакции замещения, повышающая критическую плотность теплового потока и смещающая ее максимум в область более низких концентраций смеси, а также позволяющая наладить безотходную технологию и предотвращющую коррозию металлов.

В качестве компонентов взяты также только те хлориды первой и втрой групп таблицы Менделеева, котор имеют максимальную критическую плотность теплового потока при их оптимальной концентрации (6-12%) и обеспечивают высокую температуру их кипения (120-200°С) в состоянии насьпцения. Это делает закалочную

5

5

0

5

0

5

0

5

среду универсальной, так как с помощью ее применения легко реализовать различные способы закалки.

Пример 1. Шпонки размером 8 X 12 X 40 мм из стали 40 охлаждают в 6%-ном водном растворе хлористого кальция до полного остывания, содержащего 0,15% гидроокиси кальция, обеспечивающей рН 12, 5 и имеющего тепловой поток 14 МВт при температуре ванны,.

Охлаждение в таком растворе дает чистую поверхность и равномерную и высокую твердость шпонок (HRC 58-60).

Пример 2. Пресс-форма диаметром 80 мм и высотой 40 мм из стали 40Х (То 85jO c) охлаждается в 8%-ом водном растворе хлорида / магния и гидроокиси кальция (рН 10,5; тепловой поток равен 12 МВт/м) в течение 34 с, после чего осуществляется отпуск при в течение 2 ч, в результате чего увеличивается- ресурс работы пресс-формы благодари сжимающим остаточным напряжением на поверхности. Устраняется коррозия поверхности пресс-формы.

Пример 3. Матрица сложнЪй конфигурации из стали У10А размером 54 X 102 X 161 мм в течение 56 с охлаждалась в 30%-ном растворе хлорида кальция, и 0,1% гидроокиси кальция, имеющего при 20°С рН 9,75 и температуру кипения пристенного слоя 120°С, после чего осуществлялась изотермическая выдержка при 200 С в течение 1 ч.

В результате примененной технологии увеличилась долговечность работы матрицы (ввиду создания высоких сжимающих напряжений на ее поверхности).

Пример 4, Протяжка диаметром 60 мм и длиной 1500 мм из стали Р6М5 охлаждается от и водном растворе хлорида кальция (77%) и гидроокиси кальция (0,01%) при температуре ванны (рН 7,5), обеспечивающего температуру кипения пристенного слоя 200 С. После окончания пузырькового кипения (пк 90 с) протяжки выгружают и под- стуткивают на воздухе до комнатной температуры и осуществляют обычный отпуск.

в результате примененной технологии устраняется возможность возникновения пожаров и увеличиваетс на 25% ресурс работы протяжек. Аналогичные примеры можно привести применительно к использованию хЛо- рида лития или магния.

Преимущество заявляемой закалочной среды по сравнению с прототипо состоит в следующем.

Устраняется возможность протекания реакций замещения, чта делает закалочную среду стабильной в ра- брте, отсутствует выпадение нераст- воримого осадка.

Незначительное количество растворенной гидроокиси кальция приводит к незначительному образованию карбоната кальция, который тут же прИ соприкосновении раскаленного металла разлагается на окись кальция и углекислый газ, т.е. поддерживается стабильное состояние закалочной среды.

Отсутствует выделение соляной кислоты, которая является причиной высокой коррозии поверхности металла, разрущения оборудования и загрязнения атмосферы цехов.

Поддерживается стабильная концентрация гидроокиси в соляных растворах, так как в растворе имеется избыток нерастворенной гидроокиси кальция (последнюю можно добавлять в раствор в любом количестве).

Расходуется малое количество антикоррозионной добавки, так как не- больпгае концентрации гидроокиси калция дают высокое значение чисел рН (в пределах 8-12,6).

Отходы после промывки деталей можно возвратить в закалочный бак.

Редактор А. Орешкина

Составитель А. Кулемин Техред Л.Олкйньвс

Заказ 499Тираж 510

ВНИИЦИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

не нарушая технологического процесса, что обеспечивает организацию безотходной технологии.

с Благодаря стабильности и достаточно высокого водородного показателя рН достигается высокая скорость ох- лаждемия при более малых концентрациях раствора,

0 Следует также отметить простоту приготовления закалочной среды и не- дифицитность исходных материалов и сохранение высокой охлаждающей способности закалочной среды на п отя 5 жении длительной ее зксгшуатации, что приводит к стабильному получению качественных изделий. Сохраняется также . универсальность среды, так как при малых концентрациях достигаются маг0. с имальные скорости охлаждения, а при больщих концентрациях повышается температура кипения пристенных слоев до начала мартенситного превргмения.

5 Формула изобреТени)

Закалочная среда для термической обработки стальных изделий, содерж- жащая воду и минеральную соль, оотличаюцаяся тем, что, с цепью улучшения качества изделия, в качестве минеральной соли оНа содержит хлоридь одно- и двухвалентных элементов и дополнительно гидроокись кальция с водородньм показателем рН 7,5-12,5 при следующем соотношении компонентов, Mac.Z: Хлориды одно- и двухвалентных элементов6-77Гидроокись кальция 0,01-0,15 Вода . -Остальное

5

0

Корректоре. Бутяга

Подписное

Изобретение относится к термической обработке металлов и сплавов, в частности к средам, обеспечивающим высокое качество закаленных стальных изделий. Цель изобретения - улучшение качества изделия. Предложена закалочная среда. Содержащая воду, хлориды 6-77%, гидроокись кальция 0,01-0,15%. Сущность.изобретения заключается в том, что для водных растворов хлоридов существует своя определенная - концентрация, при которой достигается максимальная критическая плотность теплового потока, а следовательно, максимальный теплоотвод, так как более интенсивно разрушаются паровые пленки. Гидроокись кальция уве- ливает критическую плотность теплового потока и смещает его максимум в область более низких концентраций хлоридов. За счет оптимальных концентраций смесей гидроокиси кальция и хлоридов достигается максимапь- ный теплоотвод тепла. (Л со Oi О)