Закалочная среда Советский патент 1987 года по МПК C21D1/46 C21D9/52 

Изобретение относится к термичес- кой обработке стали, конкретнее к закалочным средам.

Цель изобретения - удешевление среды.

В отличие от известной закалочной среды, в которой используют воду, неполную железную соль полиакриловой кислоты, едкий натр и хлористый натрий, в предлагаемой закалочной среде используют в качестве полимерной основы гидролизованный полиакрилониг- рил, который в промьшшенности получают в виде водно-щелочного раствора Так как водородный показатель раствора (рН среды) находится в пределах 12,5-14,5, то для его снижения закалочная среда включает неорганические кислоты. В известной среде для той же цели, т.е. для создания среды, близкой к нейтральной, используют едкий натр.

Нейтральный или слабощелочной характер закалочной среды обеспечивает ее малую коррозионную активность по отношению к железу и его сплавам, а образующиеся после добавления кислот серно-кислые, соляно-кислые и фосфорно-кислые соли стабилизируют вязкость и охлаждающую способность закалочной среды.

Положительный эффект предлагаемой закалочной среды заключается в том, что ее основным компонентом является гидролизованный полиакрилонитрил, дешевьй продукт следующего химического строения:

(CH,;-CH)-(СН,,-СН) -(CHj-CH);,

t СООМе

I CONH,

CN

где

m п k Me

70-90%;

10-30%; 1-10%;

Na, К.

К достоинствам предлагаемой закалочной среды относится дешевизна и простота синтеза гидролизованного полиакрилонитрила из полиакрилонитри ла, что позволяет вместо раствора ГИПАН-Т перевозить сухой порошок полиакрилонитрила и получать из 1 т ПА 100-200 т закалочной среды. Полученная из ПАН его гидролизом закалочная среда не содержит остатков MOHOMet a и не требует контроля его наличия и очистки от него. Промьшгленный ПАН и ГИПАН выпускаются крупными партиями, однородное по молекулярной массе.

5

0

5

0

5

0

5

чем ПК-2, что обеспечивает большее постоянство свойств закалочной среды на этой основе. Возможно получение закалочной среды на металлообрабатывающих предприятиях при наличии легко доступных щелочей и кислот и технологически является простым. В закалочную среду можно вводить известные антикоррозионные добавки, например нитрит натрия.

Закалочная среда используется при следующем соотношении компонентов, %: Водно-щелочной раствор гидролизованного полиакрилонитрилас содержанием сухого вещества 0,1-5,0 Серная или соляная или фосфорная кислоты (до рН в пределах

7,0-0,0)0,03-4,0

ВодаОстальное

Пример1.К100г ПАН в 5 л воды добавляют 100 технического едкого натра, нагревают до кипения и при перемешивании при 98-100°С через 2 ч получают гидролизованный ПАН, содержащий 180 г водорастворимого полимера и его соли (анализ по сухому остатку) ,. ,К полученному раствору порциями при перемешивании добавляют 20%-ную серную кислоту до значения рН, равного 6,5 (70 г в пересчете на концентрированную серную кислоту). Раствор разбавляют водой до содержания полимера 0,7% (по разности сухого остатка и зольности) и проводят измерение охлаждающей способности и вязкости раствора, а затем закалку стальных изделий. Результаты анализов и закалки приведены в таблице. ДJтя сравнения приведены данные по закалке тех же деталей в закалочной среде ПК-2 и минеральном масле.

П р и м е р 2. 300 г 16%-ного раствора гидролизованного полиакрилонит50 рила (продукт ГИПАН-1) разбавляют водой до концентрации сухого остатка 5%, при .перемешивании частично нейтрализуют 20 г безводной фосфорной кислоты и получают значение рН 7,15

55 и содержание сухого вещества 7,8%. Определяют охлаяудающую способность и вязкость, затем проводят закалку металла.

Результаты приведены в таблице.

П р и м е р 3. 200 г 16%-ного раствора ГИ11АН-1 содержанием сухого вещества 32 г разбавляют водой до концентрации О,1%,добавляют 9,5 г безводной фосфорной кислоты (0,03% , от массы раствора) и получают закалочную среду рН 9 (до слабо-розовой окраски по фенолфталеину) и содержанием сухого вещества 0,15%, затем проводят закалку изделий.fo

Пример4. К 200 г ПАН в 5 л воды добавляют 100 г едкого кали, нагревают до кипения и при перемешивании через 3 ч получают раствор гид- ролизованного ПАН, содержащий 310 г J5 сухого вещества. К полученному раствору порциями добавляют 70 г 30%-ной соляной кислоты (до значения рН 7,0), разбавляют водой до концентрации 0,8% сухого вещества, проводят анализ сре-2о ды и закалку изделий.

ПримерЗ. В емкость на 750 л из стали помещают 300 л воды (парового конденсата), 12 кг ПАН и 12 кг едкого натра, нагревают острым паром 25 до 98-100°С и продолжают нагревание 3 ч, при этом емкость закрывают крышкой, а выделяющийся аммиак удаляют вытяжной вентиляцией. По окончании синтеза объем раствора 600 л, к нему зо добавляют разбавленную серную кислоту, содержащую 8 кг концентрированной серной кислоты, интенсивно перемешивая при этом, получают значение рН 7,15. В растворе содержание сухого о остатка 6,4%, зольность 3,8%. Раствор разбавляют в 2,6 раза и используют для закалки изделий.

Примерб. К 20 г ПАН добавяют 22 г едкого натра и 0,8 л горя- ей воды, ведут гидролиз при 100. С

1,64 7,8 0,15 1,2 6,4 9,5 105 1,75 0,1 37,5 7,5 7,15 9,0 7,0 7,15

в течение 1 ч, к полученному раствору содержащему 42 г сухого вещества (5% от массы раствора), добавляют постепенно в присутствии фенолфталеина 34 г 30%-ной соляной кислоты (4% от массы раствора) до исчезновений розовой окраски, разбавляют в 7 раз и используют для закалки металла. Среднее количество кислоты для нейтрализации щелочи зависит от глубины гидролиза ПАН до карбоксильных групп, достигающей 70-90%. Кислота нейтрализует остаток щелочи, не прореагировавший с полимером, и при экви молярном соотношении щелочи и звеньев акрилонитрила в ПАН берется в количестве 0,2-0,4 моль на 1 моль щелочи. Избыток щелочи, который целесообразно вводить для ускорения гидролиза, нейтрализуют соответствующим количеством кислоты. На нейтрализацию влияет полнота удаления аммиака из реакционной смеси.

Формула изобретения

Закалочная среда, содержащая акриловый полимер и воду, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что, с целью удешевления среды, она дополнительно содержит серную или соляную, или фосфорную кислоту, а. в качестве акрилового полимера - продукт щелочного гидролиза, полиакрилонитрила при следующем соотношении компонентов, мас.%: Продукт щелочного гидролиза полиакрилонитрила0,1-5,0 Серная или соляная, или фосфорная кислота 0,03-4,0 Вода Остальное

1,0

2,6 11,1

7,25

.Продолжение таблицы

СвойстваПоказатели для закалочной среды по примеру

предлагаемомуизвестному Масло

п:о::п11

Охлаждающая способность по серебряному шарику диаметром 20 мм, град/с34,5 23 90 34,5 - 45 25

Твердость, HRC 53-56 46-48 56-58 50-52 - 50-52 50 Наличие трещин Нет Нет Иногда Нет - Нет Нет

Микроструктура Троостомар- Крупный Троостомартенсит

тенсит мартенсит

Изобретение относится к области термической обработки стали, конкретнее к закалочным средам. Цель изобретения - удешевление среды. В отличие от известной закалочной среды, в которой используют воду, неполную железную соль полиакриловой кислоты, едкий натр и хлористый натрий, в предложенной закалочной среде используют в качестве полимерной основы гидроли- зованный полиакрилонитрил, который получают обычно в виде водно-щелочного раствора. Так как водородный показатель раствора (рН среды) находится в пределах 12,5-14,5, то для его снижения закалочная среда содержит неорганические кислоты. Стоимость гидро- лизованного полиакрилонитрила существенно ниже стоимрсти акриловой кислоты. 1 табл. (Л со ел 4 00 со