Закалочная среда

 

ЗАКАЛОЧНАЯ СРЕДА преимущественно для спрейерного охлаждения. содержащая эмульсол, натриевую соль .и воду, отличающаяся тем, что, с целью повышения стабильности состава исключения образования мягких пятен на поверхности закаливаемых изделий и снижения трещинообразования , она дополнительно содержит гексаметипентетрамин а в качестве натриевой соли - тринатрийфосфат при следующем соотнойешш кетшонентов, мас.%: 3,0-7,0 Эмульсол Гексаметилен1 ,0-2,0 тетрамин Тринатрйй§ 1., 0-2,0 фосфат Остальное (Л Вода с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

q(5g С 21 D 1/60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

С ! }

И

Н АВТОИСЙОМЪ СИИДЕТИОАСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3636638/22-02 (22) 26.08.83 (46) 23.05.85. Бюл. Ф 19 (72) Л.Н. Мальцева, В.И. Коновка, К.Г. Трофимова, А.Б. Гоголь, E.Е. Цивадиц, В.H. Жураковская и В.А. Черненко (71) Производственное объединение

"Ждановтяжмаш" (53) 621.78.063(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

:У 598946, кл. С 21 D 1/60. 1976.

2.. Авторское свидетельство СССР

Ф 76883.1, кп. С 21 D 1/60, 1977. (54)(57) ЗАКАЛОЧНАЯ СРЕДА преимущественно для спрейерного охлаждения, . SU.„1I 7084 А содержащая эмульсол, натриевую соль .и воду, отличающаяся тем, что, с целью повыпения стабильности состава исключения образова» ния мягких пятен на поверхности закаливаемых изделий и снижения трещннообразования, она дополнительно содержит гексаметклентетрамин, а в качестве натриевой соли — тринатрийфосфат при следующем соотноюении компонентов, мас Л:

А

Эмульсол 3,0-7,0

Гексаметнлентетрамин 1,0-2, 0

Тринатрийфосфат 1.,0-2,0

Вода Остальное

3 1157

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к термической обработке металла,. н может быть использовано для закалки изде лий из углеродистой и легированной 5 марок стали при спрейерном охлажде. нии °

Известна закалочная среда 1j., грименяемая для эакапки изделий токами высокой частоты, представ- 10 ляющая собой водный раствор, содержащий, мас.X:

Тризтаноламмн 0,2-0,45

Аэотнокис- 15 лый натрий О, 64-1, 05

Уротропин О, 1-0, 3

В ода Остальное

Недостатком этой закалочной среды является высокая скорость ох- 20 лаждения в мартенситном интервале, что вызывает резное увеличение напряжений, приводящие к образованию закалочных трещин и повышенных дефор.маций в обрабатываемых изделиях . 25

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является закалочная среда 2), содержащая, мас.Х:

Нитрит

30 натрия 0,5-1,0

Углекислый калий 1,0-1,5

Эмульсоп 4,,0-5,0

Вода Остальное

Известная, закалочная среда используется для спрейерной закалки изделий и обеспечивает пониженные деформации и снижает коробление изделий $23.

Недостатком известной эакалочной среды является нестабильность состава за счет выпадения в.осадок угле-. кислого калия, повышающая возможность-образования мягких пятен

45 и трещинообразования на поверхности эакаливаемых изделий.

Цель изобретения - повышение стабильности состава в процессе эксплуатации, исключение образования мягких пятен на поверхности закаливаемых изделий, снижение трещинообраэования.

084

Стабильность состава эакалочной среды проверяется количественным определением процентного содержания выделившегося масла по методике (ГОСТ 6243-75), внешнему виду на осаждение и расслоение компонентов, по изменению цвета раствора через интервалы времени 3, 24 и 100 ч.Закаливающая способность определяется по средней скорости охлажде ния нагретого медного шарика

Ра30 мм с зачеканенной хромельалюмелевой термопарой в интервалах температур,перлнтного (660-550 С) ° и мартенситного (330-220 C) превращений и твердости на обраэцахф=10-30 мм по поверхности и сердцевине (поперечного сечения) после закалки с температур 820 С и выдержки 1 ч.

Склонность к трещннообраэованию проверяется на образцах с искусственными концентраторами напряжений в виде квадратной канавки с углами-над-. резами и отверстием, служащим для подвески образцов, которое также является концентратором напряжений, закаленных в указанной среде. После закалки образцы подвергают глубокому горячему травлению в 50Х-ном растворе соляной кислоты и осматривают визуально на наличие трещин.

Be испытание готовят образцы по существующей методике из стали марок ст. 45 и ст. 40Х по 10 шт. на каждое испытание, из которых выводят среднее значение.

Поставленная цель достигается тем, что закалочная среда, преиму- SS щественно для спрейерного охяаждения, содержащая эмупьсол, натриевую соль и воду, дополнительно содержит гексаметилентетрамин, а в качестве натриевой соли - трннатрнйфосфат при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Змульсол 3,0-7,0

Гексаметилентетрамин l,0-2,0

Тринатрий фосфат 1,0-2,0

Вода Остальное

Для проверки свойств состава предлагаемой эакалочной среды и сравнения их со свойствами известной изготавливают и испытывают в лабораторно-производственных условиях шесть составов (готовят по известной методике) закалочных сред.

В табл. 1 приведены составы известной и предлагаемой эакалочных сред. В табл. 2 приведены результаты испытаний известкой и предлагаемой эакалочных сред. предохраняет закалочную среду от разложения.

Закалочная среда, содержащая ука эанные компоненты менее принятого процента (среда 1), имеет высокую скорость охлаждения как в перлитном, так и в мартенситном интервалах температур, что способствует образованию трещин (as десяти обвазиов ст. 45 на двух и ст. 40.Х на четырех образцах имеются трещины). Стабильность состава в пределах допустимого через 100 ч выделяется до 1,0Х масла из среды иа поверхность..

Закалочная среда, содержащая предлагаемые компоненты более принятого процента (среда 5), имеет довольно низкую скорость охлаждения в перлитном интервале температур, что приводит к некоторому понижению твердости. Закалочная среда через

100 ч частично расслаивается и на поверхности ее появляется масло до ЗХ. Внешний вид раствора не меняется, постоянно остается белого цвете.

Состав известной закалочной среды не стабилен, после 3 ч и более вццеляется на поверхности слой масла до 100Х. Цвет постепенно меняется от белого до темно-желтого. В осадке углекислый калий. В связи с нарушением стабильности состава проис» ходит деформация обрабатываемых изделий и появление трещин, особенно на иэделиях as легированных сталей.

Скорость охлаждения этой среды низкая, особенно в интервале перлитного превращения, что приводит к появлению на изделиях мягких пятен.

Таким образом, применение предлагаемой закалочной среды в указанных пределах (среды 2-4) обеспечивает высокую эакаливающую способность, т.е. скорость охлаждения в герлитиом интервале температур (660-550 С) з 115708

По результатам испытаний установ-! лено, что наиболее оптимальные показатели по стабильности и закаливающей способности получены в закалочных средах 2-4. S

Эмульсол, введенный в состав за-. калочный среды, представляет собой смесь минеральных масел И 20, дистиллятного 20, галлоього масла и триэтаноламина. Наличке его в соста- 10 ве закалочной среды в пределах 3,0-. 7,0Х образует водную эмульсию диспергированных капель масла углеводородного состава, вследствие чего снижается скорость охлаждения как в 15 перлитном, так и в мартенситном интервале по сравнению с закалкой в воде.

Введение.в состав закалочной среды 1,0-2,0Х тринатрнйфасфата, з0 представляющего собой легко растворимую в воде натриевую соль фосфорной кислоты (Na PO<), оказывает умягчающее действие, устраняет жесткость воды и способствует образованию стойких водорастворимых комплексов минеральных и дистиллятных масел, введенных в состав в виде эмульсола. При этом происходит уменьшение размеров диспергированных 30 частиц масла, повышение стабильности состава в процессе эксплуатации.

Введение в состав закалочной среды, содержащей эмульсол в количестве 3,0-7,0Х гексаметилентетрамина, " вещества с полициклической структурой-(СН ) N ) в количестве 1,0-2,0Х оказывает положительное влияние на условия охлаждения деталей за счет образования полимерных комплексов, устойчивых при высоких темпе40 ратурах и распадающихся при низких температурах охлаждения, вследствие чего достигается высокая равномерность скорости охлаждения во всех температурных интервалах, что обеспечивает понижение уровня напряжений, деформаций. Снижается склонность к трещннообразованию и стабилизируется твердость по всему сечению обрабатываемых изделий.

50 выше, чем в известной на 37- 67X а. в мартенситном (330-220 С) — на

31-. 61X.

Следует отметить высокую равномерность скоростей охлаждения, в

Гексаметилентетрамин, являясь ингибитором, одновременно способствует предохранению поверхности эака- 55 ливаемого изделия от коррозии. Явля Г ясь антисептиком, гексаметилентетрамин в комплексе с тринатрийфосфатом i связи с чем трещин на обрабатываемых образцах и деталях при закалке в указанных средах не наблюдается.

Твердость, приобретенная сталью, в результате закалки в предлагаемой среде выше HRC на 3-10 единиц HRC во всех вариантах.

1157084

Закалочная среда сохраняет стабильность состава:, т.е. постоянство его по концентрации в период всего испытания, отсутствуют осадок и вьдеТаблица .1

Содержание, мас.X, s. среде

Предлагаемая

1 1 1 1

Известная

1 2 3 4

7,0

8,0

3,0 4,5

5,0

2,0

Змульсол

Гринатрийфосфат

2,5

2,0

1,0 1,5

0,5

Азотнокислый натрий

1,0

Углекислый натрий

1,5

Гексаметилентетрамин

10 . 15 .20 25

0,5

Осталь- Осталь- Осталь- Остальное ное ное ное

Остальное

ОстальВода ное

Т а б л и ц а

Закалочная среда

1 4 j 5

Известная

Стабильность состава

33,0

69,0

100

100,0

0,5

0,5 1,0

1,0

3,0!

Компоненты состава закалочной среды

Свойства закалочной среды

Количество выделившегося масла, Х, через, ч

Внешний вид раствора через, ч : ления масла на поверхности. Среда не агрессивна по отношению к охлаждаемым. деталям;, безвредна в эксплуата.ции,не содержитдефицитных материалов.

1157084

Пвололшение табл., 2

Растворы однородные, белый цвет разложения ности слой масла, цвет раствора белый

То ке

77, 119 90

138. 550-660

220-330

61

80

160

Твердость

HRC

-. ст; 45 по поверхности, по серд" цевине . ст. 40Х по поверхности

50-55 40-50

45-50 40-45 "

40-58

34-52

59-62 58-61 55-57

50-55 48-53 . 47-51

60-62 58-61 56-58 54-57 54-56 по сердцевине

52-58 49-54 48-53 47-52 . 47-52 Трещинообра,зование ст. 45 ст. 40Х

На 4 образца иэ 10 трещины

Средняя скорость охлаздения

30 мм. медного шари,ка, С

На 2 образца из 10 трещины

Закаливающая способность

Расслоение раствора, цвет изменился до желтого

44-53 (мягкие пятна)

35-50

На 2 образца

as 10 трещины

На 5 об» разцов

as 10 трещины