Закалочная среда Советский патент 1993 года по МПК C21D1/58 

; Изобретение относится к термической Обработке металлов, в частности к закалоч- Иым средам на масляной основе. Цель изобретения - защита поверхно- рти детали от коррозии, обеспечение высокой адгезии образующейся в процессе термообработки в закалочной среде на остове масла блестящей черной пленки и расширение номенклатуры обрабатываемых Деталей за счет обеспеченной возможности получения защитных пленок в процессе тер- мообработки для деталей, к которым предъ- ;являются высокие требования отсутствия коррозии после закалки.

Поставленная цель достигается тем, что закалочная среда, содержащая минираль- ное масло, отличается тем, что, с целью повышения качества закаливаемых изделий путем создания декоративной, коррозион- но-устойчивой пленки, закалочная среда дополнительно содержит серу, уротропин и соединения шестивалентного хрома при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сера3,0-6,0 Уротропин 1,5-2,5

Соединения шестивалентного хрома1,0-6,0 Масло Остальное причем в качестве соединений шестивалентного хрома она содержит вещества из группы хроматы и бихроматы калия, натрия, аммония или ингибитор коррозии ЛЭР-1.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав отличается от известного состава закалочной среды введением новых компонентов, а именно: серы, уротропина, соединений шестивалентного хрома.

Анализ известных составов закалочных сред показывает, что закалочные среды, содержащие пленкообразующие добавки, которые обеспечивают защиту поверхности деталей за счет образования пленки в процессе термообработки, по составляющим компонентам и основе закалочной среды не имеют ничего общего с предложенным (см. например, а.с. Ns 1180390, 908854, 971895, МКИ С21 D 1/60), т.к. известные закалочные среды образованы на основе воды с различными пленкообразующими добавками. Кроме того, по сравнению с известными

ел

С

00

о

со о

CJ

предложенный состав закалочной среды на основе масла имеет технические преимущества перед известными, заключающиеся в том, что в случае использования закалочной среды на основе масла с перечисленными добавками значительно расширяется номенклатура обрабатываемых деталей за счет возможности обрабатывать в таком составе детали с повышенными требованиями к коррозии во время закалки. Максимальная толщина пленки, которая, например, может быть получена при использовании закалочной среды, известной по авт.св. Ms 1180390; кальций-натрийаммо- ниевая соль 3-20%; карбит 1-15%; остальное вода, равна от 5,08 до 14,6 мкм, в то время как при использовании закалочной среды на основе масла с предложенными компонентами толщина пленки равна 10-50 мкм. Таким образом, предлагаемый состав закалочной среды позволяет обеспечить защиту пленки в закалочной среде на основе масла, причем большей значительно толщины и с хорошей адгезией.

Нагрев детали производят в печи с регулируемой атмосферой до 820-860°С, а закалку производят в испытуемой закалочной среде. На основе изучения, сопоставления и систематизации экспериментальных данных были установлены значения нижних и верхних граничных данных процентного содержания компонентов закалочной среды, ниже и выше которых получаемая пленка не соответствует требованиям декоративного покрытия с хорошей адгезией и коррозионной стойкостью. Так, состав с минимальными значениями компонентов будет следующим, мас.%:

ива

3,0 1,5

6,0 Остальное

При содержании в растворе серы менее 3 мас.% пленка образуется неравномерная и не сплошная. Это легко проверяется, если на поверхность детали капнуть CuSCM, при этом четко наблюдается омеднение детали. Уротропин добавляется в качестве ускорителя и поддерживает закалочную среду во взвешенном состоянии. При содержании менее 1,5% его действие значительно снижается. В качестве ингибитора коррозии могут быть взяты соединения шестивалентного хрома, например бихромат калия или натрия, или аммония, или ЛЭР-1, который экологически безвреден.

При содержании в растворе менее 1 ингибитора коррозии коррозионные свойст ва пленки неудовлетворительны.

Состав закалочной среды с максималь ными крайними значениями составляющи) следующий, мас.%:

Сера6,0

Уротропин2,5

Соединения шестива- лентного хрома6,0

МаслоОстальное

При содержании серы 6% закалочная суспензия становится пересыщенной. Поэтому раствор для изготовления нерациона- 5 лен. При содержании уротропина свыше 2,5% воздействие его не улучшается. Содержание ингибитора коррозии в суспензии более 6 мас.%, экологически не желательно, а в случае использования ЛЭР-1 не выгодно 0 из-за перерасхода материала.

Состав закалочной среды, при котором получается пленочное покрытие с наилучшими характеристиками по адгезии, корро- зионной стойкости, механической

5

прочности и декоративности следующего

содержания, мас.%:

Сера4,0-5,0 Уротропин 2,0 Соединения шестивэ0 лентного хрома3,0

МаслоОстальное Определение сплошности пленочного покрытия производилось следующим образом: поверхность контролируемой детали

5 обезжиривается бензином и протирается насухо. На испытуемую поверхность детали наносят три капли 5%-ного раствора сернокислой меди. Через 20 мин после нанесения капель они удаляются ватным тампоном и

0 поверхность осматривается невооруженным глазом. Если в местах нанесения капель не обнаруживается медь, покрытие считается удовлетворяющим техническим требованиям.

5 Поверхность покрытия изучали на бине- кулярном микроскопе МБС-9 (увеличение до 100 крат). Металлографически анализ проводили на нетравленных и травленных мик- рошлифтах с помощью микроскопа МИМ-7.

0 Твердость образцов после закалки измеряли микротвердомером модели ПМТ-3. Декоративность пленки и коррозионные свойства определяли по ГОСТ 9.302 и ОСТ В 3-9026-87. Данные экспериментов по от5 работке составов закалочной среды на основе масла приведены в таблице с основными характеристиками получаемой в процессе термообработки детали.

Состав закалочной среды, при котором получается пленочное покрытие с наилучшими характеристиками по адгезии, корро- зирнной стойкости, механической прочно- CTJI и декоративности следующего состава, .%: сера 4-5, уротропин 2, соединения шфстивалентного хрома 3, масло остальное. Состав рекомендован к внедрению.

Использование заявляемого изобретения позволит:

получить в процессе термообработки в закалочной суспензии на основе масла за- щуггную декоративную, коррозионно-устой- чивую пленку с хорошей адгезией и высокими механическими характеристиками; предложенного состава закалочная сре- д4 позволяет получить пленку в процессе термообработки на деталях с высокими тре- бфваниями к коррозионной стойкости после закалки;

в предлагаемой закалочной суспензии мржно получить пленку до 50 мкм.

Формула изобретения

1. Закалочная среда, содержащая масло, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества закаливаемых изделий путем создания декоративной, коррозион- но-устойчивой пленки, она дополнительно содержит серу, уротропин и соединения шестивалентного хрома при следующем соотношении компонентов, мас.%: Сера3-6 Уротропин 1,5-2,5 Соединения шестивалентного хрома . 1-6 Масло Остальное.

2. Среда по п. 1,отличающаяся тем, что в качестве соединений шестивалентного хрома она содержит вещества из группы хроматы и бихроматы калия, натрия и аммония.

Продолжение таблицы