Среда для закалки сталей Советский патент 1993 года по МПК C21D1/60 

Изобретение относится к металлургии, а именно к закалочным средам, используемым при термообработке сталей.

Цель изобретения - создание в процессе термообработки антикоррозионной износостойкой пленки, на поверхности закаливаемых изделий.

Указанная цель достигается тем, что в среде для закалки сталей, содержащей органические соединения, соединения фосфорной кислоты, ингибитор коррозии и воду, согласно изобретению в качестве органических соединений взят полимер (мет)акриловой кислоты с акрилонитрилом, в качестве ингибитора коррозии - бихрома- ты или хроматы либо калия, либо натрия, либо аммония, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Сополимер (мет)акри- ловой кислоты с акрилонитрилом0,5-5,0 Хромат или бихро- мат калия, натрия или аммония 1,0-3,0 Соли фосфорной кислоты 1,0-6,0 Вода Остальное Для проверки свойств состава предлагаемой закалочной среды изготовили и испытали в лабораторно-производственных условиях 10 составов закалочных сред, содержащих сополимер (мет)акриловой кислоты с акрилонитрилом (УЗСП-1) ТУ 38.403192-86, бихромат калия (КаСгаО), соединения фосфорной кислоты в виде концентрата фосфатирования (КФА-8) ТУ 113-08-581-86.

В табл. 1 приведены составы закалочных сред и результаты определения толщины и состояния пленочного покрытия,

В табл. 2 приведены характеристики механических свойств образцов сталей и пленочного покрытия после термообработки в предложенной закалочной среде и в среде УЗСП-1.

Для проведения экспериментальных работ использовались образцы из сталей марок 35,45-ЗОХРА диаметром 10 мм, длиной 20 мм. Режим термообработки выбран следующим: для стали 35,45 - нагрев образцов под закалку 860°С, выдержка 10-15 мин, охлаждение в закалочной среде ( 60°С), отпуск 480°С 1 ч; для стали ЗОХРА - нагрев под закалку 820+20°С, охлаждение в закалочной среде (t° 20-60°C), отпуск 240°С 1 ч.

Контроль качества защитной пленки производили в соответствии с ГОСТ 9.302(Л

с

00

о

со

CJ

88 и ОСТ ВЗ-9026-87 по следующим параметрам: внешний вид пленки, защитные свойства и сплошность.

Контроль внешнего вида покрытия основан на выявлении дефектов покрытия внешним осмотром. Контроль защитных свойств покрытия деталей производился методом полного погружения их в 3%-ный раствор хлористого натрия. На 1 см2 поверхности контролируемой детали должно при ходиться не менее 20 см3 раствора. Для испытания берут не менее трех деталей. Детали выдерживались в растворе поваренной соли при т° 18-25°С в течение 6 ч, после

контролируемого

чего были осмотрены невооруженным глазом. Одновременно с деталями по предложенному способу получения защитной пленки в раствор помещали детали с фосфатным покрытием.

Контроль сплошности покрытия производился путем погружения тщательно обезжиренных в бензине деталей в 3%-ный раствор медного купороса на 0,5 мин, после чего детали промывались и осматривались невооруженным глазом. Покрытие счита- лось выдержавшим испытания, если после воздействия медного купороса на детали не обнаруживалась медь.

Изделия подвергались металлографическому анализу на микроскопе МИМ-7 на не- травленных микрошлифах. Толщину и микротвердость покрытия измеряли на приборе ПМТ-3. Износостойкость пленки проверяли при помощи пескоструйного аппарата, на плоскости образца площадью 400 мм

Как видно из табл. 1 и 2, составы 1,6,18 не обеспечивают сплошного покрытия (КФА-8 0,7 мае. %, КаСгзО 0,8 мае. %). Составы 5 и 17 (КФА-8 7 мас.%) дает слишком рыхлую и хрупкую пленку, Составы 9,10 и 11 равноценны, следовательно, не имеет смысла увеличивать содержание ингибитора.

Наиболее оптимальное соотношение компонентов в составах 2,3,4,7,8,9,13.14,15.

0

5

0

5

0

5

0

5

При этом образуется сплошная пленка толщиной 12-31 мкм.

Механические свойства деталей после термообработки в предложенной среде удовлетворяют требованиям ГОСТ 1050-74 (OB 870-940 МПа).

Таким образом, среды составов 2,3,4,7,8,9,13,14,15 обеспечивают качественную термообработку с получением износостойкой антикоррозионной пленки, по своим защитным свойствам сопоставимой с фосфатным покрытием, полученным химическим способом. Полученная антикоррозионная пленка образована из компонентов органического и неорганического происхождения. Она содержит стойкие фосфато- органические соединения, прочно сцепленные с основой. По сравнению с антикоррозионной оксинитридной пленкой, полученной по авт. св. № 180390, она более износостойка и прочна.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Среда для закалки сталей, содержащая органическое соединение, соединения фосфорной кислоты, ингибитор коррозии и воду, отличающаяся тем, что, с целью создания антикоррозионной износостойкой пленки на поверхности закаливаемых изделий, в качестве органического соединения она содержит сополимер (мет)акриловой кислоты с акрилонитрилом, а в качестве ингибитора коррозии-бихроматы или хроматы либо калия, либо натрия, либо аммония при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сополимер (мет)акри- ловой кислоты с акрилонитрилом0,5-5,0 Бихроматы или хроматы либо калия, либо натрия, либо аммония 1,0-3,0 Соединения фосфорной кислоты 1,0-6,0 Вода Остальное Таблица

Продолжение табл.1

Сущность изобретения: закалочная среда содержит 0,5-5,0 мас.% сополимера (мет)акриловой кислоты с акрлонитрилом, Иж- 1,0-3,0 мас.% хроматов или бихроматов либо калия, либо натрия, либо аммония, 1,0- 6,0 мас.% соединений фосфорной кислоты, остальное вода. Использование данного состава при закалке обеспечивает качественную термообработку с получением износостойкой антикоррозионной пленки. 2 табл.

Примечание. Вода остальное.

Таблица 2