Закалочная среда Советский патент 1992 года по МПК C21D1/60 

Изобретение относится к термической обработке, в частности к закалочным средам, применяемым преимущественно для охлаждения деталей из среднеуглероди- стых сталей.

Целью изобретения является повышение качества закалки,

Закалочная среда содержит неполную железную соль полиакриловой кислоты, тет- раборат натрия и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: Неполная железная соль полиакриловой кислоты0,15-0,30

Тетраборат натрия1,5-2,25

ВодаОстальное

Данная среда имеет рабочую вязкость 1,2-2,1 и водородный показатель рН 7,1- 8,0 Эти физико-химические свойства обеспечивают качественную закалку среднеуглеродистых сталей. Тетраборат натрия или бура представляют собой бесцвет- ные прозрачные кристаллы состава

N32B407 ЮН20.

Бура вследствие гидролиза дает сильную щелочную реакцию, т.е. выполняет роль

нейтрализатора кислого раствора неполной железной соли полиакриловой кислоты.

Кроме того, введение буры снижает первоначальную вязкость раствора, что позволяет не проводить термического старения среды для получений нуж ных физико-химических свойств. В процессе эксплуатации вязкбсть среДьГпреДлагаемого состава отличается большей стабильностью, чем известного, в котором из-за разложения кальцинированной соды вследствие контакта с раскалённой поверхностью деталей с увеличением времени эксплуатации вязкость снижается.

При введении тетрабората натрия менее 1,5 мас.% не происходит достаточного начального снижения вязкости раствора, а также раствор имеет слабокислую реакцию вместо нейтральной. При введении тетрабората натрия более 2,25 мас,% вязкость среды приближается к вязкости воды, а раствор имеет щелочную реакцию. В первом случае качество закаливаемых деталей снижается из-за низких скоростей охлаждения в перлитном интервале температур, что ведет к уменьшению твердости. Во втором случае

w w

Ј

XI

о

0

ю

XI Os

возникает опасность образования трещин из-за низкой вязкости.

При введении неполной железной соли полиакриловой кислоты менее 0,15 мас.% 5 велика вероятность образования термических трещин из-за высоких скоростей охлаждения в мартенситном интервале. Увеличение концентрации неполной железной соли полиакриловой кислоты более 0,4 10 мас.% ухудшает теплоотдачу и делает охлаждение в области температур промежуточного превращения замедленным- настолько; что приводит к появлению тро- стосорбитных структур и снижению твер- 15 дости.

Закалочную среду готовят следующим образом.

Для определенного закалочного бака рассчитывается количество компонентов, 20 входящих в состав. Затем бак наполняется рассчитанным количеством воды, после чего в нее добавляют нужное количество неполной железной соли полиакриловой кислоты, а затем данный раствор нейтрали- 25 зуют тетраборатом натрия, который одновременно понижает вязкость закалочной среды до рабочего значения. После перемешивания среда готова к применению.

Пример. Предлагаемая среда иссле- 30 довалась для определения ее закаливающих свойств и охлаждающей способности, влияния на трещинообразование в зависимости от физико-химических свойств охлаждающего раствора.35

Исследуемые составы предлагаемой и известной сред приведены в табл. 1.

Определение твердости после закалки проводились на деталях типа шайб из стали 40, s также на д етал ях более сложной фор- 40 мь типа кронштейнов и рычагов из стали 45Л Эти же детали осматривались с целью установления или отсутствия закалочных трещин.

Результаты исследований приведены в 45 таблицах 2-4.

На чертеже даны кривые охлаждения никелевого шарика $ 20 мм в средах; кривые 1-5 - соответственно составы 1-5, кривая 6 - известный состав.

Как видно из данных табл. 2, лучшие результаты по твердости и наименьший ее разброс имеют детали после закалки в среде составов.

Скорости охлаждения в составах 1-3 распределяются благоприятно во всем интервале охлаждения. Охлаждение в среде состава 5 и известном происходит с меньшей скоростью в области температур 800- 450°С, а в среде состава 4 охлаждение слишком интенсивно в мартенситном интервале.

Из табл. 4 видно, что при эксплуатации в основном меняется вязкость. В среде предлагаемого состава необходимая вязкость достигается с момента начала эксплу- атации и во время работы остается практически постоянной. В среде известного состава происходит значительное изменение в сторону уменьшения вязкости во время эксплуатации.

При использовании закалочной среды предлагаемого состава обеспечивается необходимые скорости охлаждения среднеуг- леродистых сталей и стабильность физико-химических свойств среды, что позволяет обеспечить высокое качество закалки, исключив брак из-за пониженной твердости и трещин.

Формула изобретения Закалочная среда, преимущественно для среднеуглеродистых сталей, содержащая неполную железную соль полиакриловой кислоты, соль натрия и воду, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества закалки, она содержит в качестве соли натрия тетраборат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%: Неполная железная соль полиакриловой

кислотыt 0,15-0,30

Тетраборат натрия 1,5-2,25 ВодаОстальное.

таблица 1

Использование: термическая обработка изделий из среднеуглеррдистых сталей. Сущность изобретения: закалочная среда содержит неполную железную соль полиакриловой кислоты 0,15-0,30 мас.%: тетрабо- рат натрия 1,5-2,25 мас.%, вода остальное. 4 табл., 1 ил.

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4

Ј ft

7cc

lot

iti

toe

ten

wt

г и б t to 12 ч Tctr