Закалочная среда

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 1 Д0675 (21) 2142724/22-02 с присоединеннено заявки,% . (23) 11риоритет (43) Опубликовано 30т0Х78, Бюллетень %12 (45) Дата опубликовании описания 100478

Сотоэ Советских

Социалистических

Республик (11)б 00190 (51) Nl. Ки.

С 21 D 1/60

Гоцдаротвонпый навнтат

Соната Мнннотров СССР но нелав нтобрвтаннС н отнрьннй (н13) УДК 621.78.063 (088. 8) (72) /ьвторьт изобретения

A.Ñ. Бедарев, Е.Г. Ильюшко, Г.И. Белобородов, Г.П.Конюхов и Э.В.Альтергот (71) Заявитель (54) ЗАКАЛОЧНАЯ СРЕДА

Изобретение относится к области термическотт обработки металлов, а имен-. но к средам для закалки металлов.

Известна эакалочная среда для закалки металлов с целью гредотвращения 6 трещинообраэования с добавками сульфитно-спиртового щелока с концентрацией его в водном растворе 5-60Ъ(1).

Недостатком указанной срецы является ограниченная область применения т0 наличие большого коробления.

Известна среда для закалки металлов на водной основе с добавками полимера, например полиалкиленгликоля, с концентрацией его в водном растворе 16

О, 1-55Ъ 12 ).

Полимер полиалки.""=нгликоля представляет собой жидкость с молекулярным весом от 6000 до 40000 с оптимальной концентрацией полимера 10-40 об.Ъ. Ука-X эанная среда замедляет скорость охлаждения по сравнению с водой.

Недостатком данной эакалочной среды является невозможность плавного регулирования скорости охлаждения во 25 всем температурном интервале закалки, что приводит к короблению тонкостенных деталей. Кроме того, эта среда не обеспечивает получения чистой поверхности и требует дополнительной про- 30

2 мывки или повторного нагрева для удаления пленки и дает ограниченную прокаливаемость на .алюминиевых сплавах.

Известна также среда для закалки металлов на водной основе с добавками полимера, например полиакриламида, от

0,03 до 1Ъ с целью получения оптимальных скоростей охлаждения и увеличения службы ее $31.

Указанная среда применяется только для закалки сталей и чугуна, устраняет образование трещин, однако детали имеют значительную величину коробления. Кроме того, полиакриламид плохо растворяется в воде.

Целью изобретения является уменьшение коробления деталей при закалке и обеспечение высоких механических и коррозионных свойств.

Это достигается тем, что s качестве эакалочной среды используют водный раствор полимера полиэтиленоксида с концентрацией его в водном растворе

0,05-? вес.Ъ.

При погружении нагретой детали в эакалочную среду с добавками полизтиленоксида на поверхности детали образуется пленка с малой теплопровод ностью. Изменяя концентрацию полизти60О190 леноксида н растворе, можно изменять толщину пленки на поверхности детали и тем самым плавно регулировать скорость охлаждения в диапазоне от скорости охлаждений в воде до скорости охлаждения в жидком азоте и получать детали практически без коробления. Поверхность деталей получается чистой.

Полиэтиленоксид растворяется в воде при перемешинании .или самопроизвольно путем набухания н течение. 2-3 дней. 10

Обычно готовится раствор с концентра" цией 1-2 вес.Ъ, а затеи приготовляют ся растворы с меньшими концентрациями путем разбавления одой.

Для получения закалочных сред ис- Ю следовался полиэтиленоксид с молекулярным весом 500000 1000000, 3300000 и

5000000. Концентрация растворов изменялась от 0,05 до 2,5 нес.Ъ. С увеличением молекулярного веса или концен- 20 трации полиэтиленоксида увеличивается их нязкость.и уменьшается соотнетстненно скорость охлаждения растворов.

Динамическая вязкость водного раствора полиэтиленоксида при 204С с кон- Я6 центрацией 0,1-2,5 вес.Ъ (молекулярный нес 3300000) изменяется соответстненно от 2 до 148 сантипауз (СПЗ).

Например, при закалке алюминиевой пластины толщиной 5 мм из сплава Д16 н водном растворе полиэтиленоксида с концентрацией 0,3-0,6 нес.Ъ скорость охлаждения изменяется от 200 до 20 С/

/сек н интервале температур 500-100 С.

Растворы полиэтиленоксида при соприкосновении с нагретыми деталями негорят, не вспенинаются, не выделяют токсичных веществ и не вызывают коррозии деталей.

Среда може- быть использована при закалке тонкостенных деталей из алюминиевых сплавов и с-алей. Для закалки деталей из алюминиевых сплавов наилучшим является полизтиленоксид с молекулярным весом 3300000 и концентрацией 0,25-0,5 нес.Ъ, а для сталей с концентрацией 0,1-0,3 нес.Ъ.

Пример. Закалке в растворах полиэтиленоксида подвергались листовые заготовки из алюминиевых сплавов

Д16, В95, и АК4-1 с размерами 100х 50 х100х1„3 мм,, 100х100х1 мм, 250х250х х2 мм, 250х250х5 мм, 500х1000х2 мм и

250х250х10 мм, а также образцы из ста" лей ЗОХГСА и ЗОХГСНА размером 10х10х х60 мм. 5S

Закалка вышеуказанных образцов показала, что величина коробления н 4-5 раз меньше, чем. при закалке н воде и в 2-3 раза меньше, чем в растнорах пслиалкипенгликоля или полиакриламида 0 а механические и коррозионные свойства получаются лучше.

Для закалки алюминиевых сплавон наилучшей концентрацией является О,З1 нес.Ъ, для легированных сталей — 66

0,1 до 0,3 вес.Ъ, а для углеродистых сталей - 0,05-0,1 вес.%.

Пластины толщиной 1,3 ми из сплава"

Д16 при закалке в растворах полиэтиленоксида в интервале температур 500260 С имеют следующие скорости охлаждения:

При концентрации 2% ПЭО 2"0-250 С/с

1,2% ПЭО 420-4804C/с

0,6% ПЭО 550-640iC/с

0,3% ПЭО 730-820 С/c

Ою,15% ПЭО 940-1100 C/ñ

0,05% ПЭО 1450-1600 C/с

Максимальная величина коробления пластин из сплана Д16 размером 100х х100х1,0 мм при закалке в растворах полиэтиленоксида (ПЭО) составляет:

При концентрации .2% ПЭО 0,25 мм

- 1Ъ ПЭО 0,30 мм

0,5% ПЭО 0,45 мм

0,1% ПЭО 3,2 мм

0,05% ПЭО 4,1 мм

Средние значения механических свойств листовых образцов из сплава

Д16 толщиной 2 и 5 мм при закалке в растворах ПЭО приведены в таблице.

44,2-44,9 27,5-28,2 18,3-20,4

44,6-45,2 27,8-28,1 18,8-19,4, Упрочняющ .я термическая обработка сталей ЗОХГСА и ЗОХГСНА с использова ниеи в качестве закалочной среды 0,1»

0,3 вес.Ъ полиэтиленоксида позволяет получить на образцах размером 70х10х х10 мм однородную твердость 38-40НРС.

Применение предлагаемой среды для закалки тонкостен(»ых деталей из алюминиевых,сплавов а также из различных сталей при небольших концентрациях полимера позволяет снизить трудоемкость рихтоночных и доводочных работ, устранить брак по трещинам.

Формула изобретения

Закалочная среда, содержащая воду и растворимый полимер, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью уменьшения коробления, в качестне водорастноримого полимера она содержит полиэтиленоксид при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Полиэтиленоксид 0,05-2

Вода Остальное

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Анторское свидетельство СССР

»» 523944, кл. С 21 »1 1/60,. 1974.

2. Патент США 93220893,кл.148-28, 1963.

3 ° Авторское свидетельство СССР ,»» 469758, кл. С 21:4 1/60 1971 °