Способ закалки изделий из металлов и сплавов


 

C21D1/60 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

Владельцы патента RU 2593241:

Черноскутов Юрий Николаевич (RU)
Костюченко Анатолий Витальевич (RU)

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в области машиностроения и других отраслях промышленности. Техническим результатом изобретения является получение стабильных результатов закалки и повышение механических свойств. Способ включает нагрев изделия до температуры аустенизации, последующее полное погружение нагретого изделия в закалочную среду, содержащую в мас.%: силикаты 10-35, хлориты 1-15, бораты 5-25, вода - остальное, выдержку в указанном растворе в течение 10-60 с с обеспечением формирования на поверхности термозащитного адиабатного слоя, извлечение изделия из закалочной среды и последующую выдержку на воздухе в течение 8-72 ч. Использование данного способа и получение высококачественной структуры и характеристик изделий позволит значительно увеличить эксплуатационный ресурс выпускаемой продукции, повысить ее надежность, сроки эксплуатации и расширить сферы ее применения.

 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в области машиностроения и других отраслях промышленности для получения качественных стабильных характеристик и свойств используемых в производстве изделий и материалов.

Изобретение может быть использовано при производстве деталей из черных и цветных металлов и сплавов для придания им стабильных физических и эксплуатационных характеристик за счет использования закалочной среды, которая позволяет получать адиабатный термоизолирующий слой на их поверхности, создавая адиабатный объем для протекания процесса рекристаллизации материалов.

В качестве закалочной среды предлагается использовать минеральный раствор, состоящий из 10-35% силикатов, 1-15% хлоритов, 5-25% боратов и воды.

Известен способ закалки металлических изделий, включающий нагрев изделия до температуры аустенизации и охлаждение в закалочной среде в виде водовоздушной пены, подачу которой осуществляют по всей поверхности закаливаемого изделия с помощью спрейера с обеспечением регулируемого и управляемого отвода тепла от поверхности изделия (RU №2353669С2, C21D 1/667, 27.04.2009).

Однако данное техническое решение не может обеспечить стабильную кристаллизацию металлов при закалке, потому что пенная среда не имеет сплошной однородной структуры, не может обеспечить равномерный теплоотвод и не может сформировать равномерных кристаллических связей материала изделия.

Известна закалочная среда, в которой раскрыт способ закалки инструмента из чугуна, включающий нагрев инструмента до температуры закалки и погружение их в закалочную среду, содержащую медный купорос, ледяную кислоту, хлористый натрий, нитрат натрия и воду, обеспечивающую на поверхности инструмента образование адсорбционной пленки, которая создает равномерный теплоотвод и охлаждение, что приводит к стабильности структуры (RU 2130083C1, C21D 1/60, 10.05.1998).

Однако указанная закалочная среда не может создать адиабатный объем изделия, погруженного в закалочную среду, и сформировать термозащитную оболочку, не может обеспечить прекращение теплопередачи между оболочкой (пленкой) и закалочной средой ввиду ее недостаточной теплозащитной способности для протекания адиабатных рекристаллизационных процессов.

Задачей настоящего изобретения является:

- создание способа закалки, способного в режиме интенсивной кристаллизации создать адиабатный слой (оболочку), что позволит осуществить системную межмолекулярную и межатомарную перестройку структуры металла, используя эффект равновесного градиента температур замкнутого объема;

- создание закалочной среды, способной образовывать адиабатный слой (оболочку) при воздействии высокой температуры закаливаемого изделия.

Предлагаемое изобретение исключает все указанные недостатки прототипов, обеспечивает получение стабильных результатов закалки и делает возможным получение изделий с гарантированными параметрами (свойствами).

Техническим результатом изобретения является получение стабильных результатов закалки и повышение механических свойств.

Для достижения технического результата заявлен способ закалки стальных изделий, включающий нагрев изделий до температуры аустенизации, погружение изделий в закалочную минеральную среду, содержащую, мас. %: силикаты 10-35, хлориды 1-15, бораты 5-25, вода - остальное, выдержку в указанной среде в течение 10-60 с с обеспечением формирования адиабатной оболочки, извлечение изделия из закалочной среды и последующую изотермическую выдержку на воздухе в течение 8-72 часов.

Использование в изобретении минерального состава, состоящего из водного раствора силикатов, боратов, хлоритов, в пропорциях, специально подобранных для обработки определенных металлов и сплавов, способствует при воздействии на него высоких температур нагретой детали образовывать на ее поверхности термостойкий слой, толщиной от 0,5 до 3 мм, препятствующий теплообмену между изделием и закалочной и внешней средами.

Применение настоящего способа возможно как при изготовлении серийных деталей незначительных размеров (подшипники, кольца, пружины и т.д.), так и при упрочнении крупногабаритных изделий (рельсы, валы, колеса и прочее).

Способ заключается в нагреве изделия до точки аустенизации металла, в последующем полном погружении нагретой детали в закалочный раствор, в формировании термозащитного адиабатного слоя (оболочки), в возникновении адиабатного объема и активации энергетического взаимодействия между частицами и обеспечении последующего протекания процесса рекристаллизации металла.

Процесс закалки изделия в закалочной среде осуществляется в течение 10-60 секунд с одновременным формированием термозащитного адиабатного слоя.

После заданной технологической выдержки в закалочной среде, изделие извлекается из закалочной ванны для прохождения процесса автоматической рекристаллизации в сформированном адиабатном объеме.

Выдержка изделия, без удаления термозащитного слоя, проводится до завершения процесса изменения структуры металла в течение от 8 до 72-х часов.

Способ данной термической обработки обеспечивает получение высококачественной кристаллической структуры с повышенными эксплуатационными свойствами.

На примере обработки корпусов, изготовленных из стали 40Х и закаленных данным способом, можно сделать вывод, что качество изделий и их характеристики повышаются на 25-30%, без изменения химического состава материала, при твердости корпуса 62-63 HRC, при сигме изгиба 780 кг/мм кв. и увеличении износостойкости изделия на 28%.

Использование данного способа и получение высококачественной структуры и характеристик изделий позволит значительно увеличить эксплуатационный ресурс выпускаемой продукции, повысить ее надежность, сроки эксплуатации и расширить сферы ее применения.

Способ закалки стальных изделий, включающий нагрев изделий до температуры аустенизации, погружение нагретых изделий в закалочную минеральную среду, содержащую в мас.%: силикаты 10-35, хлориты 1-15, бораты 5-25, остальное вода, выдержку в указанной среде в течение 10-60 с с обеспечением формирования на поверхности изделий адиабатной оболочки в виде термозащитного покрытия толщиной от 0,5 до 3 мм, извлечение изделий из закалочной среды и последующую изотермическую выдержку на воздухе в течение от 8 до 72 ч.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к управлению атмосферой в камере с защитным газом для непрерывной обработки металлических полос. Технический результат - повышение качества управления.

Изобретение относится к области термической обработки изделий из графитизированных чугунов и может быть использовано в энергомашиностроении, двигателестроении, сельхозмашиностроении и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области термической обработке и может быть использовано при обработке заготовок высоконагруженных конструкций из стали 20Х13 и 30Х13 с заданными одновременно механическими и магнитными свойствами, в частности, при производстве короткозамкнутых роторов дисковой формы для торцевых гистерезисных двигателей высокооборотных центробежных устройств.

Изобретение относится к области металлургии. Для исключения возникновения дефектов кромки при производстве горячекатаной кремнистой стали и получения горячекатаной кремнистой стали с поверхностью хорошего качества способ изготовления горячекатаной кремнистой стали включает нагрев, черновую прокатку и чистовую прокатку плоской заготовки из кремнистой стали.

Изобретение относится к нанесению металлического покрытия на стальную ленту (1). Для повышения коррозионной стойкости покрытия проводят оплавление покрытия посредством индукционного нагрева с помощью по меньшей мере одной катушки (2) индуктивности при максимальной температуре (ПТМ), превышающей температуру плавления (Ts) материала покрытия, затем в охлаждающем устройстве (3) охлаждают до температуры (ТА) быстрого охлаждения, лежащей ниже температуры плавления, при этом покрытие в течение времени (th) выдерживают при температуре, превышающей температуру плавления (TS), и что время выдержки (th) посредством перемещения по меньшей мере одной катушки (2) индуктивности относительно охлаждающего устройства (3) согласуют с максимальной температурой (ПТМ) и толщиной покрытия, чтобы полностью расплавить покрытие на всю его толщину вплоть до слоя, граничащего со стальной лентой.

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов и может быть использовано для упрочнения деталей машин и инструмента в машиностроительной, металлургической, химической, строительной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке высокопрочных изделий, работающих при воздействии значительных динамических и циклических нагрузок.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к электроимпульсной обработке твердосплавных пластин режущего инструмента, и может быть использовано в металлообрабатывающей, машиностроительной и инструментальной отраслях промышленности.
Изобретение относится к области металлургии и может быть применено при обработке металлов давлением. Для снижения сопротивления металла деформированию и усиления релаксационных процессов на движущуюся проволочную или полосовую заготовку в области зоны деформации одновременно воздействуют СВЧ-излучением и импульсным током в продольном направлении вдоль заготовки, вызывающего электропластический эффект в металле при амплитудной плотности тока Jm примерно 103 А/мм2, длительности импульсов τ примерно 10-4 сек и частоте следования импульсов в несколько сот Гц в зависимости от скорости движения заготовки.

Изобретение относится к области металлургии. Для исключения образования плотных оксидов в процессе нормализации и повышения качества полосы получают лист нормализованной кремнистой стали путем горячей прокатки и нормализации.

Изобретение относится к способу снижения остаточных напряжений и может быть использовано при производстве сварных конструкций. Воздействуют потоком дроби направленным на поверхность сварного соединения. Воздействие потоком дроби осуществляют путем выстрела свинцовой дробью диаметром 1,75-2,75 мм с удельной энергией 30-60 Дж/см2. Изобретение позволяет повысить долговечность сварных изделий, стабильность их геометрических форм. 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к винту, имеющему головку, прилегающую к ней удерживающую секцию и функциональный наконечник. Для использования винта в качестве самонарезающего и возможности выдерживать высокие нагрузки винт имеет функциональный наконечник с большей твердостью, чем удерживающая секция. Весь винт изготовлен из закаленной низколегированной углеродистой стали. Особенностью этого винта является то, что его функциональный наконечник имеет более высокое содержание углерода и/или азота, чем его удерживающая секция. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области индукционного нагрева. Для повышения надёжности работы устройства для индукционного нагрева токопровод выполнен из восьми равных по длине гибких медных изолированных проводов, при этом попарно: первый-второй и седьмой-восьмой ряды прямой ветви, а третий-четвёртый и пятый-шестой ряды, расположенные по краям обратной ветви, на середине устройства перекрёстно меняются рядами, причём концы первого-второго и седьмого-восьмого рядов прямой ветви занимают средние ряды обратной ветви, а концы третьего-четвёртого и пятого-шестого рядов обратной ветви занимают средние ряды прямой ветви. 7 ил.
Изобретение относится к области металлургии и машиностроению и может быть использовано для термической обработки сталей. Для повышения срока службы деталей машин и инструмента, изготовленных из легированных, низколегированных и углеродистых сталей, проводят термоциклическую обработку путем нагрева до температуры закалки без выдержки, охлаждения и отпуска. Причем максимальные температуры нагрева в каждом последующем цикле снижают. Температуры закалки выбираются из условия гомогенизации аустенита, а отпуска из условия распада мартенсита. Причем последний отпуск проводится при температуре, обеспечивающей требуемые свойства стали. В результате такой термоциклической обработки получается особо мелкозернистая структура вплоть до нанометрической, что обеспечивает высокие эксплуатационные свойства стального изделия. 1 пр.
Изобретение относится к термохимической обработке поверхности металлов. Для увеличения коррозионной стойкости металлического изделия осуществляют механическую обработку поверхности изделия с обеспечением поверхностного наклепа и пассивацию поверхности изделия, при этом механическую обработку поверхности изделия проводят до достижения шероховатости поверхности со средним арифметическим отклонением профиля Ra не более 1,6 мкм, степени наклепа не ниже 5% , глубины наклепа не менее 8мкм, а пассивацию поверхности изделия проводят до получения слоя оксидной пленки толщиной не менее Ra + 1 мкм. 2 н. и 5 з.п. ф-лы.
Наверх