Способ закалки стальных изделий
Изобретение относится к термической обработке и может быть использовано для закалки изделий машиностроения . Цель изобретения - повышение качества закалки путем стабилизации теплообмена в температурном диапазоне, соответствующем пленочному кипрнию. Перед закалкой на поверхность изделия наносят теплоизолирующее покрытие с толщиной, определяемой из соотношения 0,1 А сГ„/Л О, 96 А, где (п - толщина покрытия, м; Лр - коэффициент теплопроводности материала покрытия, Вт/м-К; А . f /q ,р. 2 -.8 (.,/q кр.2) -Г()./ )(Л ,0,оУ, V bj термическое со- К/Вт; Т ж fJ -г противление покрытия, м , jj.,,i . температурный напор, соответствующий второй критической плотности теплового потока при кипении. К; q вторая критическая плотность теплового потока при кипении, Бт/м ; л) - кинематическая вязкость жидкости, С р - удельная теплоемкость жидкости, Дж/кг -К; Р,, Р - плотность жидкости и пара, кг/м ; Т5 температура нась 1цения. К; и - поверхностное натяжение, кг/м ; , коэффициент теплопроводности жидкости , Вт/м-К; г - удельная теплота парообразования, Дж/кг; Р - чисдо Прандтля для жидкости. табл. 7 ил.. i (Л С 00 ел 01 О5 СО 4;
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (gg 4 С 21 D 1/78
f13,, (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Г ЭСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3950507/31-02 (22) 28.05.85 (46) 30. 11. 87, Ьюл. ll 44(71) Институт технической теплофиэикй АН УССР . (72) Г. В. Коваленко, Н.И, Кобаско и А.А.Халатов (53) 621.784.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Ф 735647, кл. С 21 D 9/46, 1978.
Металлургия. — 1977, Р 5, 5 И 1049 П. (54) СПОСОБ ЗАКАЛКИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к термической обработке и может быть использовано для закалки изделий машиностроения. Цель изобретения — повышение качества закалки путем стабилизации теплообмена в температурном диапазоне, соответствующем пленочному кипению, Перед закалкой на поверхность изделия наносят теплоизолирующее покрытие с толщиной, определяемой
„„SU„„1355634 А 1 из соотношения 0,1 А dä /g 0,96 А, л где d — толщина покрытия, м; коэффициент теплопроводности материала покрытия, Вт/м -К; А = (d t „,2/ Д (vp ) P i 7 — термическое сопротивление покрытия, м К/Вт;dT температурный напор, соответствующйй второй критической ппотности теплового потока при кипении, К;
kp2 вторая критическая плотность теплового потока при кипении, Вт/м
2, кинематическая вязкость жидкости, м /с; С „ — удельная теплоемкость
2 жидкости, Дж/кг .К; P P „— плотность жидкости и пара, кг/м ; T> температура насьйцения, К; о — поверхностное натяжение, кг/м коэффициент теплопроводности жидкости, Вт/м К; r — удельная теплота парообразования, Дж/кг; P „ — чисно Прандтля для жидкости. 2 ил.
2 табл. — толщина покрытия, м;
П коэффициент теплопроводИ ности материала покрытия,,Вт/м К;. » о,es — 8 (- — — -)
Ч <р.й
6 т )О, 2
) oat .pe@
fl сопротивление покрытия, термическое м "К/Вт;
1 1355634 2
Изобретение относится к термиче- У термообработанных деталей очищали ской обработке и может быть исполь- поверхность и измеряли ее твердость. зовано для закалки изделий машино- На испытательной машине детали разстроения. рывали-и по площади поперечного сеЦелью изобретения является,повы- чения в месте разрыва и зафиксиро5 шение качества закалки путем стаби- вайному усилию определяли предел лизации теплообмена в температурном прочности материала. В каждой диапазоне, соответствующем пленочно- партии было 10 деталей. Резульму кипению. 10 таты измерений (осредненные) приведеНа фиг.I изображены кривые кипе- ны в табл. 1. ния на чистой поверхности 1 и на по- Для случая охлаждения в воде А верхности, покрытой тонким слоем 0,00095 м К/Вт; Уимин = 0,1 А и
Я асбестовой крошки 2 для образца из = 21 мкм; оР = 0,96 А Лп стали Ст, 45; на фиг,2 — графики 15 = 200 мкм. скорости охлаждения поверхности за- Пример 2. Аналогично по мекаливаемого образца в зависимости от тодике, описанной в примере 1, протемпературы. Кроме этого, на фиг.1 водили опыты с деталями типа полуприняты следующие обозначения: q — ось. Форма детали затрудняет измереплотность теплового потока на поверх- ние твердости. Поэтому в табл.2
Ности охлаждаемой детали; dT — тем- приведен только предел прочности для пературный напор, представляющий со . деталей .Hs стали Ст ° 45 ° бой разность температуры поверхности Из данных, пРиведенных в табл.1 детали и температуры насыщения охлаж- и 2 видно, что пРочностные. свойстдающей жидкости (воды), а на фиг.2 25 ва поверхности обрабатываемых детапоказаны 1 и 2 границы мартенситного лей имеют максимальные величины в интервала; критическая скорость 3 середине заявленного диапазона толохлаждения; скорость 4 охлаждения чи- щин покрытия, уменьшаясь к его престой поверхности; скорость 5 охлаждения поверхности, покрытой асбестовой 30 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я крошкой.
Пример 1. Проводилась терми- Способ закалки стальных изделий, ческая обработка деталей типа моло- включающий нанесение на поверхность ток из сталей ШХ 15 и Ст.45. Сравни- изделия теплоизолирующего покрытия, валась твердость поверхности и проч-, нагрев и закалку в жидкости и от35 ность образцов при трех способах тер- пуск, отличающийся тем, мообработки. В первом случае по- что; с целью повышения качества заверхность деталей оставляли чистой. калки путем стабилизации теплообмена
Во втором случае на поверхности дета- в температурном диапазоне, соответлей с помощью точечной сварки укреп- 4 ствующем клепочному кипению, толщиляли металлическую сетку, в третьем ну покрытия устанавливают из соотслучае поверхность деталей покрывали ношения слоем высокотемпературного кремнийорганического лака К0-815. В опытах О 10А а d /3 (О 96А
9 и У применяли сетку из нержавеющей ста 5 ли имеющей 5 волокон на 1 мм ди9 где аметр проволоки 0,1 мм. Измерения толщины покрытия из кремнийорганического лака проводили после его высушивания. Коэффициент теплопроводно-сти покрытия в высушенном состоянии составил 3 = О 22 Вт/м ° K. Детали gt >a нагревали в печи до, температуры 850— о
800 С и охлаждали в воде с температурой 20 С при атмосферном давлении.
Р»
По осциллограммам показаний термопар
Л» (гр можно было судить о скорости охлаждения. После закалки проводили от-. пуск при 360-370 С в течение 2 ч.
1355634
Pï температурный напор, соответствующий второй критической плотности теплового потока при кипении,К; .вторая критическая плотностотеплового потока при кипении, Вт/м ; кинематическая вязкость жидкости,м /с; удельная теплоемкость жидкости, Дж/кг К; ярд
Аt
Тэ д
Максимальные отклонения от
Максимальные отклонения от
Предел прочности
Твердость
HRC среднего значения, Ж среднего значения, Ж кгс аР мм
105
118
+4
116
128
115
Сталь ШХ 15
158
+4
174
175
173
60
Характеристика условий на поверхности деталей
Чистая поверхность
Металлическая сетка (5 волокон на 1 мм ф проволоки 0,1 мм) Покрытие из лака
KO-815 толщина слоя
25 мкм
Покрытие иэ лака КО-815 толщина слоя 100 мкм
Покрытие из лака KO-815 толщина слоя 210 мкм
Чистая поверхность
Металлическая сетка (5 волокон на 1 мм ф проволоки„- 0,1 мм) Покрытие из лака КО-8 15, толщина слоя 30 мкм
Покрытие иэ лака К0-815,, толщина слоя 110 мкм
Покрытие из лака К0-815, толщина слоя 200 мкм
Сталь Ст.45 . плотность жидкости и пара, кг/м ; температура насыщения,К; поверхностное натяжение, кг/м коэффициент теплопроводности жидкости, Вт/м К; удельная теплота парообразования, Дж/кг; число Прандтля для жидкости.
Таблица 1
1355634
Таблица. 2
Металлическая,. сетка (5 волокон на 1 мм, ф проволоки — О, 1 мм) 102
114
109
Характеристика условий на поверхности деталей
Чистая поверхность
Покрытие из лака КО-815 толщина слоя 10 мкм
Покрытие из лака КО-815 толщина слоя 120,мкм
Покрытие из лака КО-815 толщина слоя 210 мкм
Предел прочности кгс/мм
Максималь-. ные отклонения от среднего значения, Е
1355634
f0 И ФО ЮЮ 200 N07, С фиг 2
Составитель .В. Китайский
Редактор Ю.Середа Техред JI.Oëèéíbtê Корректор И.Зрдейи
Тираж 550 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР> по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5
Заказ 5753/25
Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4
