Закалочная среда

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских.

Социалистических

Реслублик о11863671

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнителнное к авт. свид- ву (22) Заявлено 280679 — (21) 2788627/22 02

М K ç с присоединением заявки HP (23) Приоритет

С 21 0 1/60

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 150981. Бюллетень ИЯ 34

Дата опубликования описания 150981 (53) УДК 621 ° 78 ° 063 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л.Н.Мальцева, A.Ô.Ëàìàíoâà и О.Н. (71) Заявитель (54) ЗАКАЛОЧНАЯ СРЕДА

8-12

Триэтаноламин

Поливиниловый спирт

Вода

О, 2-0, 8

Остальное

Изобретение относится к термической обработке сталей и может быть использовано для охлажцения после нагрева под закалку деталей .из углеродистых сталей.

Известна закалочная среда, представляющая собой водный раствор, содержащий, вес.Ъ| триэтаноламин 0,20,45; азотнокислый натрий 0,64-1 05, применяемая при индукционной закал» ке P1) .

Недостатками данной среды при объемной закалке изделий являются ее высокая охлаждающая способность, что приводит к резкому увеличению напряжений, которые в результате вызывают образование закалочных трещин и повышение деформаций, и -нестабильность состава вследствие выпадения в осадок азотнокислого натрия в процессе эксплуатации среды.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является эакалочная среда P2), содержащая, вес.Ъ:

Однако. эта среда характеризуется недостаточной закаливающей способностью, возможностью деформации и склонностью к трещинообразованию, а также сложностью приготовления.

Ю

Цель изобретения — повышение закаливающей способности и уменьшение склонности к деформации и трещинооб10 разованию.

Поставленная цель достигается тем, что.среда, содержащая триэтаноламин и воду., дополнительно содержит медный купорос при следующем соотношении компонентов, вес.Ъз

Триэтаноламин 8-12

Медный купорос 0,1-5,0

Вода Ос таль ное

Введение медного купороса в зака-. лочную среду изменяет условия кипения на поверхности деталей в течение всего процесса закалки. На поверх= ности охлаждаемой детали образуется пластичная пленка контактного металла (Cu), которая в первый период охлаждения в перлитном интервале температур (650-550оС) способствует разрушению паровой пленки, уменьшает

30 . фазу пленочного кипенз1я и повышает

863671

Ип S P

0,55 . 0,028 0,040

С Si

0,48 0,19 в раствор, содержащий, Ъ

Тризтаноламин 8

Медный купорос 0,1

Воду 91,9

Твердость образцов, -HRC

С поверхности 51-52

В центре 40-42

Пример 2. Проводят закалку образцов ф 20 мм из стали 45 идентичного состава в раствор, содержащий,Ъ:

%риэтаноламин 12

Медный купорос 5

Воду 83

Твердость образцов, HRС:

С поверхности 51-53

В центре 40-44

Кроме того, проводят сравнитель-. ные испытания предлагаемой и известной сред. 65,скорость охлаждения, после исчезновения паровой пленки замедляется скорость охлаждения в мартенситном интервале температур.

Присутствие триэтаноламина снижает скорость охлаждения как в перлитном, так и в мартенситном интервале температур.

Влияние медного купороса и триэтаноламина на скорость охлаждения

30-миллиметрового шарика из армко- )Q железа в перлитном и мартенситном интервале температур охлаждения разных по составу сред приведено в табл. 1.

Добавление к воде 2,5Ъ медного купороса повышает скорость охлаждения

30-миллиметрового шарика из армкожелеза на 11,3Ъ в перлитном и на 10Ъ в мартенситном интервале температур.

-Добавление к воде 10Ъ триэтаноламина снижает скорость охлаждения

30-миллиметрового шарика из армкожелеза на 64,2Ъ в перлитном и на

61,0Ъ в мартенситном интервале температур.

Совместное присутствие в предла- 25 гаемой эакалочной среде 2,5Ъ медного купороса и 10Ъ триэтаноламина. сообщает среде снижение скоростей охлаждения в перлитном и мартенситном интервалах температур по сравнению с р() водой на 30 и 24,4Ъ соответственно.

В предлагаемой среде по сравнению с известной скорость охлаждения

30-миллиметрового шарика из армкожелеза в перлитном интервале температур выше на 61,2Ъ, а в мартенситном интервале температур ниже на 8,1Ъ, чем в известной.

П р и гл е р 1. Проводят закалку образцов Ф 20 мм из стали 45 следующего состава, Ъ:

Проводится определение закаливающей и охлаждающей способности.

Охлаждающую способность определяют методом охлаждения нагретого шарика иэ армко-железа Ф 30 мм с зачеканенной хромель-алюмелевой термопарой.

За оценочную характеристику приняты скорости охлаждения исследуемых сред в перлитном (650-550 С) и мартенситном (300-200 С) интервалах температур (см.табл.2).

Предлагаемой

Известной

Определение деформаций проводят на образцах с эксцентрично расположенным отверстием и разрезанным пазом из стали 45 (см.табл. 4 и 5).

Склонность к трещинообразованию определяется при закалке в известную и предлагаемую среды образцов из стали 45 с искусственными концентраторами напряжений в риде квадрат" ной канавки с углами-надрезами и отверстием,-служащим для подвески образцов, которое также являешься концентратором напряжения.

Наличие трещин определяют методом магнитной дефектоскопии. На об- разцах и на деталях после охлаждения в предлагаемой среде трещин не обнаружено.

На 5Ъ от общего числа образцов после охлаждения в известной среде обнаружены трещины.

Результаты испытания показывают, что скорость охлаждения 30-миллимет рового шарика иэ армко-железа в перлитном интервале температур (650550 С) в предлагаемой среде выше на 61,2, а в мартенситном интервале температур ниже на 8,1Ъ по сравнению с известной; закаливаемость, которая характеризуется максимальным значением твердости, приобретенной сталью в результате закалки, после закалки в предлагаемую среду выше, чем после закалки в известной на

6 HRC; возможность получения пятнистой твердости в предлагаемой среЗакаливающую способность определяют замером твердости образцов диаметрами от 8 до 24 мм из стали 45 по поверхности и по поперечному се,чению после закалки с температуры

8?0oC, выдержке при температуре 1 ч.

Результаты замеров твердости образцов приведены в табл. 3.

Определяют напряжения и деформации на образцах.

Напряжение определяют методом горячего травления в 50Ъ-ном водном растворе соляной кислоты цементованных закаленных зубчатых образцов по времени появления трещин отслаивания.

Время появления трещин в закалочных средах, мин:

863671

Таблица 1

Составы закалочСкорость охлаждения, град/с

Содержание, Ъ ных сред в мартенситном интервале температур 300-200 С в перлитном интервале температур 650-550оС

1 Вода

2 Медный купорос

100

140

2,5

97,5

158

Вода

100

3 Триэтаноламин

50

Вода

35

4 Медный купорос

Триэтаноламин

2,5

98

Вода

5 Поливиниловый спирт

87, -5

0 5

74

10 г

89,5

Триэтаноламин

Вода

Таблица

Скорость охлаждения 30-миллимет рового шарика из армко-железа, град/с, в интервале температур, С

Содержание, Ъ.Состав закалочной среды

300-200

650-550

Предлагаемый

2,5

Си 504

Триэтаноламин

68

Вода

Известный

87,5

Поливиниловый спирт

0,5

74

Триэтаноламин

Вода

89 5 де значительно меньше чем в известной; напряжения и деформации, получаемые образцами после закалки в предлагаемую среду, ниже чем в известную, склонность к трешинообразованию деталей и образцов из стали 45 после охлаждения в предлагаемой среде значительно ниже, чем в известной °

Высокая скорость охлаждения в перлитном и достаточно низкая в мартенситном интервале температур в

I предлагаемой среде выгодно отличается от известной, обеспечивая высокую закаливаемость, понижение напряжений, деформации, склонность к трещинообразованию на образцах и деталях из стали 45.

Среда не горюча, не агрессивна по отношению к охлаждаемым деталям, так как слой меди предохраняет стальную поверхность от коррозии, стабильна по составу и безвредна в эксплуатации, не содержит дефицитных и дорогостоящих компонентов.

Закалочную среду готовят смешиванием в заданных процентных отношениях триэтаноламина, медного купороса и воды. Приготовленная среда не требует выдержки и может быть использована сразу по назначению. г

863671

Таблица 3Твердость по сечению образцов, HRC, при расстоянии от центра, мм, в средах

Диаметр образца>

Предлагаемая Известная .

12 9 6 3 0 3 6 9 12 12 9 б 3 0 3 6 9 12

24 50 47 35 28 25 29 31 42 50 51 42 40 35 32 39 31 40 51

55 45 32 28 26 30 30 32 48 51 40 42 36 33

34 36 47 51

41 45 46

47 48 36 40

53 51 48 44 45 49 53

51 50 47 43 45 48 52

57 54 53 57 57

57 57 54 56 57

55 54 55

55 55 55

53 53 54

55 54 56

45 42 40 41 36 48 49

53 51 48 49 50

50 49 49 51

51 45 49

47 45 51

10

49 45 47

48 42 51

Таблица 4

0,15

0,15

О, 175

0,15

62,05 62,20

36,05 36,20

36,200 36,420

0,22

62, 01 62,110 О, 1

62,04 62,130 0,09

Известная

0,18

О, 095

36,140 36,280 0,14

Таблица 5

Коробление по плоскости, мм

Ширина паза, мм

Закалочная среда

До за- После Измене- Среднее калки закал- ние ши- значе ки рины ние паза

Среднее значение

Изменение коробления

До за- После калки закалки

5;70 6,0 . 0,3

Предлагаемая

0,04 0,15 0,11

0,15

0,03 0,04 0,01

0,06

5,80 5,8 О

Известная

0,005 0,01 0,995

0,005 0,01 0,995

5,800 6,200 0,4

5,800 6,150 0,35

0,375

0,995

863671

Триэтаноламин

Медный купорос

Вода

8-12

О, 1-5 °

Остальное

Формула изобретения

Составитель A.Ñåêåé

Техред Л. Пекарь Корректор Е.Рошко

Редактор М.Петрова

Заказ 7705/40 Тираж 621 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Закалочная среда, преимущественно для углеродистых сталей, содержащая триэтаноламин и воду, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения закаливающей способности и уменьшения склонности к деформации и трещинообразованию, она дополнительно содержит медный купорос при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Источники информаций, принятые во внимание .при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9456839, кд. С 21 D 1/60, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

1О В618424, кл. С 21 0 1/60, 1977.