Среда для закалки сталей

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 21 D 1/60

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

21) 4947019/02

22) 20.06.91

46) 07.03.93. Бюл. № 9 (71) Производственное объединение "Ижмаш" им.Д.Ф. Устинова (72) B.Ï. Степанов и B.ß. Баранцев (73) Частное предприятие "МАГ (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 1157084, кл, С 21 D 1/60, 1983. (54) СРЕДА ДЛЯ ЗАКАЛКИ СТАЛЕЙ

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 — бихроматы или хроматы либо калия, либо натрия, либо аммония, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сополимер (мет)акриловой кислоты с акрилонитрилом 0,5-5,0

Хромат или бихромат 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 ис„„ „„1801131 АЗ (57) Сущность изобретения: закалочная среда содержит 0,5 — 5,0 мас. сополимера (мет)акриловой кислоты с акрлонитрилом, 1,0-3,0 мас.% хроматов или бихроматов либо калия, либо натрия, либо аммония, 1,06,0 мас.% соединений фосфорной кислоты, остальное вода. Использование данного состава при закалке обеспечивает качественную термообработку с получением износостойкой антикоррозионной пленки. 2 табл. пытали в лабораторно-производственных условиях 10 составов закалочных сред, содержащих сополимер (мет)акриловой кислоты с акрилонитрилом (УЗСП-1) ТУ

38.403192-86, бихромат калия (К2Сг207), соединения фосфорной кислоты в виде концентрата фосфатирования (КФА-8) ТУ

113-08-581-86.

В табл, 1 приведены составы эакалочных сред и результаты определения толщины и состояния пленочного покрытия, B табл. 2 приведены характеристики механических свойств образцов сталей и пленочного покрытия после термообработки в предложенной закалочной среде и в среде

УЗ СП-1.

Для проведения экспериментальных работ использовались образцы из сталей марок 35,45-30ХРА 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 (t0=2060 С), отпуск 480 С 1 ч; для стали ЗОХРА— нагрев под закалку 820+20 С, охлаждение в закалочной среде (t 20-60 С), отпуск

240 С1ч.

Контроль качества защитной пленки производили в соответствии с ГОСТ 9.302—

1801131

УЗСП-1, мас.%

Состав

К ФА-8, мас,%

Марка стали

Толщи- Состояна плен- ние поки, мкм крытия

Коррозионная стойкость

Ингибитор корМеханические свойстрозии, мэс.% вап,, МПа

2. „5 Точечное

870-940

0,7

1,5

Не

1,5 удовл.

УдовСплош12.„2

870-940

1,0

1,5

1,5 ное летв.

88 и ОСТ ВЗ вЂ” 9026-87 по следующим параметрам: внешний вид пленки, защитные свойства и сплошность, Контроль внешнего вида покрытия основан нэ выявлении дефектов покрытия внешним осмотром. Контроль защитных свойств покрытия деталей производился методом полного погружения их в 3%-ный раствор хлористого натрия, На 1 см поверхности контролируемой детали должно приходиться не менее 20 см раствора, Для испытания берут не менее трех деталей. Детали выдерживались в растворе поваренной соли при t =18 — 25 С в течение 6 ч, после чего были осмотрены невооруженным глазом. Одновременно с деталями по предложенному способу получения защитной пленки в раствор помещали детали с фосфатным покрытием.

Контроль сплошности покрытия произ- 20 водился 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- 25 лось выдержавшим испытания, если после воздействия медного купороса на детали не обнаруживалась медь.

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

Как видно из табл. 1 и 2, составы 1,6,18 не обеспечивают сплошного покрытия, (КФА-8 0,7мас.%, К СггОт 0,8 мас.%). Составы 5 и 17 (КФА-8 7 мас,%) дает слишком 40 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. 45

При этом образуется сплошная пленка толщиной 12 — 31 мкм.

Механические свойства деталей после термообработки в предложенной среде удовлетворяют требованиям ГОСТ 1050 — 74 (о, =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 фосфатоорганические соединения, прочно сцепленные с основой, По сравнению с антикоррозионной оксинитридной пленкой, полученной по авт. св. N- 180390, она более износостойка и прочна.

Формула изобретения

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 зэкаливаемых 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)акриловой кислоты с акрилонитрилом 0,5-5,0

Бихроматы или хроматы либо калия, либо натрия, либо аммония 1,0 — 3,0

Соединения фосфорной кислоты 1,0-6,0

Вода Остальное

Тэблица1

1801131

Удое- 860 †9 летв.

Удов- 860 — 920

Сплош24

1,5

3,0

1,5

45 ное

Сплош31

1,5

6,0

1,5

45 ное летв.

8...12

Рыхлое

Не 870-920

7,0

1,5

1,5 удовл.

8...12

Не

0,8

3,0

1,5 лета, сплош.

Сплош8...12

1,0

3,0

Удое- 860-940 летв.

1,5

35 ное

Сплош8...12

860-940

2,0

3,0

Удов1,5 ное летв.

Удов- 870 †9

8...12

Сплош3,0

3,0

1,5

45 лета.

Удовное

Сплош8...12

3,5

3,0

1,5

870 †9

10 ное лета.

Удов- 870-930

3,0

Сплош8...12

4,0

1,5

45 ное лета, Сплош8...12

3,0

0,4

Удое- 880-940

1,5

12 ное летв, Сплош8...12

3,0

0,5

35

1,5 ное

8...12

Сплош3,0

1,0

1,5

14 ное

Сплош8...12

3,0

3,0

1,5

15 ное

15„30

3,0

5,0

Сплош1,5

45 ное

3,0

6,0

Рыхлое

37,.45

1,5

17 удоел.

Не 880 — 910

2„.3

1,5

Точечное

18 доел, П р и м е ч а н и е, Вода остальное.

Продолжение табл,1

Не удое- 870 — 930

Удое- 870-940 летв.

Удов- 860-930 летв.

Удов- 860-930 летв.

Удов- 870 — 920 летв.

Не 760 — 800

1801131

Таблица 2

15

25

Составитель В, Степанов

Техред М,Моргентал Корректор И, Шулла

Редактор Л, Волкова

Заказ 1186 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101