Закалочная среда

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК з ш С 21 З 1/60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ !!

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

25, 0-50

7, 5-13,0 PQ

0,5-1,5

2,0-4,0

0,09-0, 155

О, 005-0, 009 \

0,3-0, 5

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ, ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ. (21) 3278813/22-02 (22) 21.04.8 1 (46) 07.05.83. Бюл. М 17 (72) B. B. Николаев, В, E. Маклаков, Г. И. авицен, B. И. Астащенко, lH. E. Сорокин, Н. Л. Кислицын, Л. Ф. Садыкова и

А. Г. Накарякова (71) Хаь.ское обьединение по производству. большегрузных автомобилей (53) 621,78,063(088.8) (56) Шмыков А. А. Справочник термис та. Машгиэ, 1952, с. 131-132, 2. Авторское свидетельство СССР

И< 456839, кл. С 21 D 1/60, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР

Л . 469578, кл. С 21 I) 1/60, 1971.

4. Авторское свидетельство СССР

% 541875, С 21 Ъ 1/60, 1975.

5. Авторское свидетельство СССР

No 724581, кл. С 21 Э 1/60, 1978. (54)(56) ЗАКАЛОЧНАЯ СРЕДА, содержащая воду, водорастворимый полимер и мио

„.Я0„, 1016377 А

t неральную соль, о т,л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью исключения трещинообраэования изделий при закалке и повыше ния срока службы, она дополнительно со держит триэтаноламин, бутиловый спирт касторовое масло и кремнийорганический пеногаситель, в качестве водорастворимо

ro полимера-полигликолевый эфир дитретич . ной бутилкарболовой кислоты, а в качестве минеральной соли-натрий азотистокислыйи калий бенэойнокислый при следующем соотношении компонентов, мас. %.

Палигликолевый эфир дитретичной бутилкарболовой кислоты

Натрий азотистокислый

Калий бензойнокислый

Триэтанола мин

Бутиловый спирт

Масло касторовое

Кремнийорганический пеногаситель

Вода

1016377

Изобретение относится к эакалочным средам, применяемым при термической обработке.

В качестве закалочных сред при термической обработке стали наиболее широко 5 используют воду и минеральные масла (1).

Известна закалочная среда, содержащая воду с добавками триэтаноламина и натрия азотистокислого, вводимых для ,уменьшении склонности к коррозии Q2)

При закалке стали в воде наблюдается высокая прокаливаемость и склонность к трещинообразованию иэ-ва больших скоростей (, 700 С/c) охлаждения в области температур мартенситного превра15 щения.

При закалке в масле из-за низких скоростей (30 С/с) охлаждения в этой же области температур трещинообразования нет. Однако скорость охлаждения в масле недостаточна для получения высокой прокаливаемости иэделий. Необходимо также отметить высокую пожароопасность масла.

Известны также закалочные среды

25 на.водной основе с различными добавками, которые позволяют изменять скорость охлаждения. Такими добавками, например юляются полиакриламиц и оксиэтилирован ная целлюлоза (3 1 и P4). 30

Однако целлюлоза подвержена значитель. ной термо- и механоцеструкции, а применение жидкости с полиакриламидом выэы.Ф вает быстрый выход из строя оборудования, так как после испарения воды íà 35 нем остается полиакриламиц, обладающий высокой твердостью, Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является закалочная среда, содержащая воду, водорастворимый 40 полимер - неполную железную соль полиакриловой кислоты, минеральную соль— хлористый натрий и едкий натрий при опре" деленном соотношении компонентов t 5).

Недостаток известной среды заклю- 45 чается в том, что она не предотвращает трещинообразования при закалке изделий сложной формы из легированных сталей и имеет небольшой срок службы в связи с изменением свойств в процессе эксплу-5р атации.

Белью изобретения является исключе-ние трещинообразования изделий при закал.е и повышение срока службы. .Йля достижения указанной цели в эака- 55 лочную срецу, содержащую аоау, воцорастворимый полимер и минеральную соль, цо« полнительно вводят триэтаноламин, бутиловый спирт, касторовое маслЬ и кремнийорганический пеногаситель, в качестве воцорастворимого полимера - полигликолевый эфир дитретичной бутилкарболовой кисло-. . ты, а в качестве минеральной соли - нач рий азотистокислый и калий бенэойнокислый при следующем соотношении компонен тсв, мас. %:

Полигликолевый эфир дитретичной бутилкарболовой кислоты 25,0-50, О

Натрий азотистокислый 7, 5-13,0

Калий бензойнокислый 0,5-1,5

Триэ таноламин 2,0-4,0

Бутиловый спирт 0,09-0, 155

Масло касторовое О, 005-0, 009

Кремнийорганический пеногаситель О,3-О,5

Вода Остальное

Применение закалочной среды такого состава позволяет регулировать скорость охлаждения в областях температур мартен .ситного и перлитного превращений. Это регулирование достигается изменением устойчивости (толщины) пленки полимера, образующейся на поверхности закаливаемых изделий. Толщина этой пленки находим ся в прямой зависимости от содержания в растворе полигликолевого эфира цитретичной . бутилкарболовой кислоты. При тем пературе охлаждаемого изделия ниже

60 С эта пленка полностью растворяется.

Введение в закалочную среду триэтанол4 амина, аэотистокислого натрия,,калия бен-, зойнокислого, бутилового спирта, касторового масла и кремнийорганического пеногасителя позволяет также предохранять в течение длительного времени иэделия и оборудования от коррозии и исключить пенообраэование.

Пример . Предлагаемая среда исследовалась по закаливаемости, прокаливаемости и влиянию на трещинообразование сталей, а также по сохранению эака« лочных свойств в процессе среды и ее эксплуатации.

Исследуемые смеси закалочной среды предлагаемого состава представлены в табл. 1.

Исследуемый состав известной закалочной среды следующий, мас. %:

Неполная железная соль полиакриловой кислоты 2,0

Едкий натрий 0,5

Хлористый натрий 1,0

Вода 96,5

Исследование эакаливаемости сталей

40Х, 40ХГТР, 40ХН2МА и 42ХМФА производилось на образцах ф 30 мм и толщиной 10 мм. Прокаливаемость указан1016 ных сталей определялась после закалки образцов ф 30 мм и длиной 120 мм.

Температура нагрева под закалку всех сталей соответствовала 850 4 10 С при времени выдержки 60 мин. - 5

Результаты определения твердости по верхности и сердцевины образцов сталей

40Х, 40ХГТР, .40ХН2МА и 42ХМФА после охлаждения в эакалочной среде при

20 С представлены в табл. 2. !

На образцах, закаленных s известной среде, наблюдались стеклообразные нарос - ты полимера с высокой твердостью. После механического снятия нароста полимера

15 было определено, что образцы имели мяг кие пятна с твердостью no - 44 НЯ с.

Образование трещин в .стали пси закалке в закалочной среде предлагаемого и известного составов изучалось на специально изготовленных образцах сложной

20 формы, В каждоы составе закаливалось по 10 образцов из стали 42ХМФА. Температу ра среды соответствцвала 20-25 С.

Результаты исследований показали, что. цри закалке образцов:из стали 42ХМФА

s cpege предлагаемого состава трещин на них не обнаружено, в то время как после закалки образцов в известной. среде выявлено нал: чие трещинка шести образцах то есть в 60% случаев.

Закалочные свойства при рабочих темпе» ратурах закалочной среды от 20 до 60 С о предлагаемого и известного составов оце-З5 нивались по твердости и наличию трещин на закаленных образжх -сложной геометрн ческой формы, изготовленных из стали

40Х.

- 40

Результаты эксперимента показали, что при закалке образцов из стали .40Х в среде предлагаемого состава с рабочей тем- лервтурои 20-60 С ло твтветси требув-. о мая твердость стали (54-57 НР, сс) при. 45 полном отсутствии трещин на образцах.

Закалка в известной закалочной среде обеспечила твердость стали 55-57 Нк с,"но при закалке в среде с рабочей температурой 54 С и выше наблюдались закалочные трещины. 1

377 4

Трещинообраэование образцов иэ стали 40Х при закалке в средах предлагае-. мого и известного составов показаны в табл. 3. .Сохранение закалочных свойств закаЛоч. ° ной среды предлагаемого и известного составов в. процессе эксплуатации cmpeaeлялось по количеству закалок образцов йростой формы, при котором обеспечивается требуемая твердость закаленных образцов беэ образования на них трещин.

Опыты проводились на цилиндрических образцах 9 30 х 120 мм, изготовленных из стали 40ХН2МА. Закалку с 860 С проводили в эакалочных средах предлагаемого и известного составов. Объем жидкости составлял 10 л, Результаты исследований показали, . что в течение 326 закалок обраэцов ф

30 х 120 мм из стали 40ХН2МА.в закалочной среде предлагаемого состава неблюцается их высокая закаливаеыость . и отсутствие ввивлочиоот треиил (твбл. б в то время как после 108 закалок иден-. тичных образцов в известной закалоч,; ной среде наблюдаются продольные трещи ны на всю длину образца.

Влияние количества закалок образ ; цов ф 30 х 120 мм из стали 40ХН2МА. на их твердость и трещинообразование показано в табл. 4.

Таким образом предлагаемая эакалочная среда позволяет-обеспечить качественную закалку иэделий сложной и простой геометрических форы беэ трещин в интервале рабочих температур среды 20-60 С

Закалочиые свойства эакапочной среды предлагаемого состава стабильны иа протяжении более длительного срока служ: бы.

На всех образцах, закаленных в извест. ной закалочной среде, наблюдается высаживание остеклованного полимера, который обладает высокой твердостью и требует, дополнительной механической обработки. После механического снятия налета было

; определено, что образцы имели мягкие ,пятна с твердостью go-44 HR c.

При закалке образцов в предлагаемом составе закалочной среды указанный недостаток полностью отсутствует.

1016377

50,0

40,0

25,0

13,0

7,5

10,4

l,5

1,2

0,5

Триэтанол амин

3,2, 40

2,0

-0,155

0,12

0,09

0,005

0,4

0,5

0,3

Иода

64,605

57

40Х

56

40Х

40Х

Известный

40ХН 2МА

56

40ХН2МА

Полигликолевый эфир дитретичной бутилкарбоновой кислоты

Натрий азотистокислый

Калий бензойнокислый

Бутиловый спирт

Масло касторовое

Хремнийорганический пеиогаситель

Таблица 1

0,007 0,009

44,673 30,836

Таблица 2

1016377

1Продолжение табл, 2 Гвердость, HP, с

Марка стали

Поверхность Серпе вина

40ХН 2МА

Извес гный

40ХН2МА

54

40ХГГР

Известный

42ХМФА

42ХМФА

Известный

42ХМФА

Ю

П р и м е ч а н и е. Составы 1-3 эакалочных сред представлены в табл. 1

Таблица 3

О, О

54

1 I

fl р и м е ч а н и е. В каждом опыте закалВвалось по 10 образцов.

40ХГТР

42ХМФА

Состав еакалочной среды

Таблица4

1016377

Нет

То же

56

То же

100

108

Нет

Ес ть

l50

То же

То же

200

56

3акаэ 3322/27 Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета- CCCP по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, -35, Раушская наб., л. 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгорол, ул. Проектная, 4

Составитель А; Секей

Редактор В. Данко Техред K Ìüùúî Корректор М; Шароши