Способ оценки охлаждающей способности закалочных сред

 

1. СПОСОБ ОЦЕНКИ . ДАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЗАКАЛОЧНЬЦС . СРЕД, о т я и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью упрощения процесса, снимают термогравиметрические кривые закалочной среды и по температурным интервалам энаои экзоэффектов оценивают охлаждающую способность данной среды. ::i -; ff. & 2.Способ по п. 1, о т л и ч а ю - ш и и с я тем, что снимают термографи метрические кривые добавок, вводимых в основу. 3.Способ по п. 2, о т п и ч а щ и И с я тем, что снимают тёрмогравйметрическяе кривью сухой соли. 4. Способ по п. 2, отличе(ю - щ и и о я тем, чтоснимают термогравиметрическйв кривые водорастворимых по/янй еррв .., , б. Способ по п. 2, о т л R ч а ю ш и и с я тем, что снимают термогравиметрические Кривые малорастворимых полимеров . 6, Способ по п. 1, о т л и ч а ю I щ я и с я. тем, что снимают термограви (О метрические.кривые концентрата охлажс дающей среды. К) 00 ю СП 100 i20 ш ш 180 ш 22В ПО 260 280 ЗОб iC ..fui.l

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУЬЛИИ цц С 21З l/56

2 l 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ гссуд ственный комитет сссР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3239З25/22-02 (22) 27.01.81 (46) 15.07.83. Бюл. Ж 26 (72) Г. Т. Божко и И. Г. Гедберг (53) 621.784.6.06(088.8) (56) 1. Петраш Л. В. Закалочные среды.

Машгиз, 1959, с. 22-35., 2. Плетнева Н. А. и Ребнндер П. А.

Закономерности испарения капель жидкости в сфероидальном состоянии.- "Физи-. ческая химия"., 1946, т..20, вып. 7, с. 961. . (54)(57) 1, СПОСОБ GUBHKH ОХЛАЖ

ДАЮШЕИ СПОСОБНОСТИ ЗАКАЛОЧНЫХ

СРЕД, о т л и ч а ю щ и.й с я тем, что, с целью упрощения процесса, снимают термогравиметрические кривые закалочной среды и по температурным интервалам андо» и экзоэффектов оценивают охлажла» ющую способность данной среды. CNf

„SU„„1028725 . А

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что снимают термографиметрические кривые добавок, вводимых в основу.

3. Способ по п. 2, о т л и ч а ю шийся тем, что снимают термограаиметрические кривые сухой соли.

4.Способпоп.2, отличаю шийся там, что снимают термогравиметрические кривые водорастворимых по

- лиме ров.

8;Способно и. 2,.о тл.ича ю шийся тем, что снимают термогравиметричвские кривые малорастворимых полимеров.

6. Способ по п. 1, о т л и ч а ю Е, щ и и о я. тем, что снимают термограви» /р

: метрические кривые концентрата охлаж дающей среды.. которых кривая 3 %(k ) претерпевает резкие изменения: T - температура насыщенного пара; Т икк - температу-. ра нижнего кризиса кипения; Т <> верхнего кризиса кипения (23.

Однако этот метод отличается очень большой длительностью (от одной недели до одного месяца) и воэможностью. иссле-. дования сравнительно узкого интервала

30 температур бт 20-400 С.

Цель изобретения упрощение про-цесса оценки охлаждающей способности закалочных сред, и сокращение его длительности.

15 Поставленная цель достигается тем, что снимают термогравиметрические кривые эакалочной среды и по температурным интервалам андо- и экзоэффектов оценивают охлаждающую способность

20 данной среды, причем снимают термо гравиметрические кривые добавок, вводимые s оoсcEнIоOвHу, или концентрата охлаж дающей среды. Побавки, вводимые в основу, могут прецставля ь собой сухую

25 соль, а также водо- и маслорастворимые полимеры.

Способ основан на том, что вещества,,вводимые в закалочные жидкости, напри мер в воду в виде добавок, не только из

ЗО меняют их температуры кипения, но и са» ми в условиях высоких температур, наблю даемых в процессе закалки, способны претерпевать множество физико химичес» ких превращений. К ним относятся: плав ление, реакция аегицратаиии, диссоциации, разложения, окислении, восстановления и т.д.. Эти реакции идут с измене кием энтальпии, сопровождаются вьщелением или поглощением тепла,В условиях

4р повышения концентрации добавки на гра» нице раздела, металл - жидкость пар, прн интенсивном испарении эакалочной жидкости эти тепловые аффекты превра щения могут быть весьма значительнымн

45 и создавать в поверхностнОм слое как бы встречный тепловой поток.

Появление значительного эндоэффекта при физнкохимнческих превращениях до бавкн способно привести к увеличению

5р скОрОсти теплопеРедачн В данном интер вале температур, И напротив, выделение значительного количества тепла в жидко» сти приводит к уменьшению теплоотдачи со стороны металла навоза уменьшения

55 градиента температур между поверхио» стью металла н жидкостью, В зависи мости о г «Онцентрации добавки эти эф» фекты могут быть большими нлн меньшн» мн и соответственно этому смешаются

1 10

Изобретение относится к термической обработке металлов и может быть ис-. пользовано при оценке охлажцающей спо-1 собности эакалочных сред.

В основе создания закалочных сред лежит исключительно эмпирический ме тод поиска, основанный на многочио ленных пробах.

Известен способ оценки охлаждающей способности закалочных жидкостей, так называемый метод серебряного". шарика, состоящий в изучении изменений темпера» туры в зависимости от времени. с помощью термопары, помещенной в центре серебряного шарика диаметром 20 мм, .предварительно нагретого цо температуры аустониэации и погруженного в .испы туемую закалочпую жидкость при определенной температуре, скорости циркуляции и обьеме жидкости. Метод имеет. разношщности, когда вместо серебряного используется медный, никелевый шарии или шарик иэ аустенитной стали. Метод поз воляет оценить скорости охлаждения в данной закалочной жидкости и получить зна IGEIHB кризисов кипения характериэу» юших переход от одного режима кипения к другому t 1), Однако при атом методе характер по. лучавмых кривых, т.е. скорости охлаж дения, температуры кризисов кипения сильно зависят от материала шарика, его размеров, степени окисления его по» верхности и контакта термопары с мате-, риалом шарика. Кроме того, поскольку скорости охлаждения и температуры кризисов кипения жидкостей сильно ж висят от концентраций вводимых в них добавок, приходится для оценки охлажда юшей способности снимать целый ряд кривых охлаждения s широком диапазоне концентраций, что занимает много време ни, порядка недели.

Известен способ испарительного ох лаждения, применяемый для оценки Ох» лаждающей. способности жидкостей, zoторый определяет, продолжительность испарения жицкости в зависимости

От температуры, В случае: испарения . мелких капель при фиксированной темпе ратуре поверхности нагрва наблюдается постоянство Отношения. —, где ч, полное

::Э время испарения капли;. р- ее начальный диаметр, Испарение жнцкости исследует», ся на Открытых, горизонтально располо женных пластинах нз нержавеющей стали, нагреваемых до 360-400 С. В ходе ио»варения наблюдается Йесколько характер ных кунтических Фемпературьв точек, прн

28728 2

3 - 1028725 . . температуры критических параметров ки .скорость нагрева 10 С/мин, эталон пения»Тнкк и Т кк.. окись алюминии; на фиг; 4.- зависи

Способ оценки оилаждающей способ- мость скорости охлаждения от темпера ности закалочных сред соотоит.в нагре туры в центре шарика, («ривая 1 - дис

Ьании вещества от 20 C до темпврату». 5 тиллированная водау 2 маслоу 3» ры аустенизации металла (850-900 С} 6%-й раствор Осмаиил-Е <", 4 - 15%-ный с одновременной записью диффереициаль раствор "Османил E<")g иа фиг. 5ных термических кривых. Температурные х дериватограмма концентрата эмульсии интервалы энцо- и экзоэффектов,, возни«а-, Кубирер-Хэми 3952", ЙТГ1/ЭОу ющих при нагревании добавки, прецстав- 1 д ДТА-1/10, ТГ-1000. мг, массе 700 мг, ляют собой интервалы, в пределах «о-:,. скорость нагрева 10 С/мин, эталон

Р торых колеблются значения кризисов ки- . окись алюминия; на фиг. 6 - .зависимость

news растворов этой добавки различной .. -скорости охлаждения от температуры в концентрации. Характер наблюдаемого ., центре шарика для эмульсии Кубирер энцо и экзотермического эффекта ука» 5 Хэми 3952 различной концентрации зывает на то, будет ли в этом интервале в сравнении с маслом ИС-20, в %: температур уменьшаться или увеличи- . кривая 1 - концентрация эмульсий 5, . ваться скорость охлаждения в растворах 2 - концентрация эмульсии 10Ä 3 с этой добавкой. Температуры максиму- . концентрация эмульсии 15„4 - масло

; мов эффектов совпадает с. температурами gg ИС-20. максимумов или минимумов скоростей Пример 1 . При исследовании, охлаждения. 0,5%-го раствора алкилсульфатов ските»

Таким образом, предлагаемый способ ": тических - н(ирных спиртов С . - С из ноэволяет не только быстро (pa 2 ч),: вестным методом испарительного охлаж о установить температурные интервалы - 5 денни установлено, что при 100 C .каплякритических параметров кипения раство- раствора растекается по поверхности ров исследуемого вещества любых кон- испарение идет только-с поверхности, центраций, но позволяет быстро оценить При 120 С наблюдается интенсивное ки; о пригодность того или иного вещества в пение, т.е. температура насыщенного па качестве добавки к эакалочным жидкос ЗО ра находится s интервале 110-120 С тям. (фиг. 1) °

Температуры кризисов кипения, мини мумов и максимумов скоростей охлаж- Исследование сухой соли алкилсуль дения, полученные по предлагаемому спо- фатов синтетических жирных спиртов С; собу хорошо согласуются о данными по- C & с помощью снятия термогравимеа

Э

35 лученными известными методами., рическнх кривых показывает, что темпе

Для исследования добавок применял- .:ратуре 110-120 С соответствует начася дериватограф, представляющий собой ло первого эндотермического эффекта на многофункциональную систему, позволяю кривой ДТА (фиг. 2). Минимальная прошую на одной ленте получить кривую ТГ должительность испарения наблюдается

О (зависимость изменения массы от темпе прн 130 150 С, что соответствует мак ратуры), DTA (кривую сравнения терми- симуму первого эндотермического пи ческих свойств образца исследуемого ве- ка (фиг. 2). При 200 С наблюдается пе шества и эталона ), ДТГА (кривую, харак» реход к неустойчивому сфероидальному териэующую скорость потери массы ч- кипению и значительное увеличение про. Ф(Ü) и Т (температурную кривую). должнтельности испарения. При дальнейшем

c}t 45

На фнг. 1 приведена зависимость повьшении температуры продолжительнопродолжительности испарения капли 0,5% го сть испарения увеличивается, достигая водного раствора алкилсульфатов синте»,максимума при 230ОС. 190-230 С тических жирных спиртов С - C 6 от первый экэотермический эффект на кри»

10 1 . 5Q температуры поверхности; на фиг, 2 - вой ДТА. В интервале 240-260 про-. дериватограмма алкилсульфатов синтети- . довкительность испарения не изменяется, ческих жирных спиртов С р С (су- но свыше 260 -290 С незначительно хая соль), ДЛГ - 1/30, ДТА - g/10,, уменьшается, что соответствует второму масса 400 мг, скорость нагрева 10 C/ìèí,; небольшому эндоэффекту на кривой DTA эталон окись алюминняр на фиг, 3 - (фиг. 2). Выше 290 С наблюдается неI

55 о дериватограмма концентрата полимерной значительное увеличение продолжительносреды «Осмаиил Е ", ДТГ1/ЗО,, сти испарения в полном соответствии о

ЯТА.1/5, ТГ-1000 мг, масса 400 мг, появлением второго экэотермического

I.Э 1028725 .4 эффекта. Таким образом, в нижнем интер- лн до месяца, @ методом снятия термогравале температур, который исследуется виметриМеских кривых несколько часов. методом испарнтельного охлаждения", Упрощение процесса исслецрвания охвсем экзоэффектам кривой ДТА на дерива» лаждающей способности закалочных сред тогpal4Me сухой соли алкилсульфатов 5 .путем снятия термогравиметрических крисоответствует увеличение продолжитель- вых обусловлено тем, что получают дан-. ности испарения капли 0,5%го раствора, ные о протекающих в исслецуемой среде и наоборот, эндоэффектам llTA соответ- эндотермических и экзотермических эффекствует увеличение скорости испарения . тах. Знцотермнческие эффекты обуславливакапли. 30 ют интенсификацию охлаждения в данном темПример 2 . Зависимость темпе пературном интервале, а экзотермические ратур максимумов или минимумов око«эффекты - замецление охлажцения, Таким обростей охлаждения растворов вещества от разом, установление их температурного по» появления энцо или экзоэффекта на церн- ложения указывает возможные ин гервалы ватограмме при нагревании этого веществ 15 интенсивного охлаждения при закалке и ва подтверждается на примере концепт интервалы, в которых скорость охлажцерата полимерной среды "Османил Ец ., ния уменьшается, достигая минимума. .Появлению экзоэффекта на кривой gTA Таким образом, предлагаемый способ (фиг. 3) соответствует уменьшение око . оценки охлаждающей способности закарости охлаждения именно в этом интерва 20. лочных сред позволяет производить проле. температур 200-370 С (фиг. 4). верку закалочных срец, не прибегая к

П р н м е р 3 . Полученная зависи методам пробной закалки образцов или мость подтверждается и на эмульсии определению закаливаемости стали, вне масловоца", например на эмульсии Ку зависимости от типа среды: водных рас бирер - Хэми 3952" (фиг.5 и 6).-Кривая: >5 воров солей или полимеров, тех и-цругих скоростей охлаждения практически совпа- вместе, полимеров с добавками поверхнодает с кривой ОТА эмульсии. стно-акти рых веществ, чистых нефтяДлительность испытания метоцом шари- ных масел или закалочных масел со спека составляет примерно одну нецелю, цнальными добавками, эмульсий маслоиспарительного охлаждения" от неде 30 воца с различЖми добавками.

° 1

РГ

Pui.2 УО

Ид

Я3

°

00 Й0203Я 460 Ю 1 1028726

Ю ИР.Ю Юю юо. 120

4 ИО

Э9 Уд

М

w Ю

ФРд

Ъс

g3dg е ф юг 10д

6 М

AQ.6

Ф Ъ

Составитель И. Лилгарт

Репвктор If, Воловик Техрец М.Костик Корректор B. Гирняк

Зя (аз 4897/24 Тиваж 568 Поцписное

ИИ!ИПИ Госуцарственного комитета О.. :Р но целам изобретений и открытий

I I.:Ê)Çá, Москва, ЖЗб, Раушскаи наб., ц. 4/5

11я янл ППШ Патент", г. Ужгоюоц, ул. Проектная, 4 иин .Патент эак. ЭХ<. 4 а