Закалочная среда

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (»j985076

Союз Советских

Соцкалнсткческкх

Республик (61) Дополнительное к авт. свкд-ву (22) Заявлено 26.05.81 {21) 3294878/22 — 02 с присоединением заявки М (И)М; К.и.

С 21 0160

9мудиратееииый кекитет

СССР (28) Приоритет

Опубликовано 30.1 282. Бюллетень,(те 48 (53) УДК 621.784. .6.06, (088.8) ию делам изабретеиий и етиритий

Дата .опубликования описания 06.01.83 (72) Авторы изобретения ь

В. В. Чеканов и А. Я. Симоновский ., 4

1

Ставропольский ордена Дружбы народов государствениьщ„ педагогический институт .( (71) Заявитель (54) ЗАКАЛОЧНАЯ СРЕДА

Изобретение относится к термической обработке и может применяться при закалке, в частности стали и сплавов,.

Известна эакалочная среда, представляющая собой взвесь твердых частиц в жидкости (1) н (2).

Однако такая среда в силу значительного размера взвещенных частиц быстро расслаивается в поле тяжести, что приводит к неравномер. . ной твердости закаленных образцов н требует дополнительных операций по перемещению

10 среды. К тому же исключена возможность управления свойствамн самой среды для обеспечения необходимых режимов охлаждения. Регулирование режимов охлаждения достигается введением в среду дополнительной фазы путем !

5 аэрации, что приводит к значительному услож. нению процесса охлаждения.

Цель изобретения — создание. закалочной среды, представляющей собой жидкость со . 20 взвесью твердых частиц, которая обладала бы более высокой стабильностью, равномерностью свойств и изменением свойств, которой можно было бы регулировать режимы охлаждения.

Укаэанная цель достигается применением в качестве закалочной среды магнитной жидкости, представляющей коллоидный раствор твердых частиц, обладающих ферро- илн ферримагнитными свойствами, в жидкости, стабилизированной поверхностно-активным веществом.

На фиг. 1 приведены кривые охлаждения цилиндрического образца; на фиг. 2 — схема осуществления способа; на фиг. 3 — кривые охлаждения магнитной жидкости в магнитном поле; на фиг. 4 — то же, в воде; на фиг. 5— кривые распределения твердости по сечению образцов для стали У 10; на фиг. б — то же, для стали ХВ.

Магнитные жидкости известны при использовании в качестве магнитных средств. Отличительной чертой магнитной жидкости является большая магнитная проницаемость по сравнению с гомогенными магнетиками, что создает возможность влияния на ее свойства магнитнйм полем.

Кроме того, жидкость обладает высокой стабильность ю..

3 Э8507

Измерения показывают, что наилучшей охлаждающей способностью обладают магнитные жидкости на основе воды.

Охлаждение металла с помощью магнитной жидкости производится в немагнитном контейнере. Изменением объемной концентрации дисперсной фазы можно добиваться различной охлаждающей способности. При наложении же магнитного поля можно добиваться различной охлаждающей способности жидкости без внесе- 10 ния каких-либо изменений в состав среды.

Магнитная жидкость, представляющая собой концентрированный коллоидный раствор магнетика в воде, стабилизированный поверхностно — активным веществом и, имеющая намагниченность насыщения 28 кА/м, испытана в лабораторных условиях с целью определения охлаждающей

1 и закаливающей способности.

Испытания охлаждающей способности магнитной жидкости проводятся методом альфакало- о риметра. Цилиндр диаметром 10 мм и высотой

30 мм, в центр которого зачеканивают хромель— алюмелсвая термопара (диаметр сная 0,4 мм), подвергают нагреву на 830 С и выдерживают для обеспечения равномерности температурного поля. при этой температуре 2 мин. Затем охлаждают в магнитной жццкости. Показания термопары регистрируются самопишущим потенциомстром, Во всех измерениях начальная температура жидкости составляет 33 С.

Для испытания влияния концентрации твердой фазы на охлаждающую способность магнитной жидкости приготовлены путем разбавления жидкости с объемной концентрацией твердой фазы 2, 3, 5, 7 и 10%, Кривые охлаждения цилиндрического образца приведены на .фиг. 1. Кривые 1, 2, 3, 4 и

5 соответствуют охлаждению в жидкостях 10, 7, 5, 3 и 2 об.% твердой фазы.

Для испытаний влияния магнитного поля на охлаждающую способность магнитной жидкости контейнер 1 с концентрированной жидкостью

11 размещают между полюсами электромагнита

111 закаливаемого образца 1Ч. В момент охлаждения подается магнитное поле различной величины, На фиг. 3 приведены кривые охлаждения цилиндрического образца в магнитной жидкости в магнитном поле. Кривые 1, 2, 3 и 4 соответствуют наложению полей 0.0.015.025.0,05 Т.

Кривая 5 относится к охлаждению этого образца в селитре.

На фиг. 4 приведены кривые охлаждения образца в воде, в масле и в магнитной жидкости кривые 1, 2 и 3 соответственно. Охлаждение в магнитной жидкости с концентрацией

4 o6.% проводят до 300 С в поле 500 Гс.

Затем поле отключается.

6 4

Испытания закаливающей способности магнитной жидкости.

Цилиндрические образцы диаметром 10 мм, 15 мм и 20 мм,высотой 30 мм иэ сталей

У 10 и ХВ подвергаются закалочному охлаждению в соответствии с указаниями в магнитной жидкости с объемной концентрацией твердой фазы.

На фиг. 5 приведены кривые распределения твердости по сечению образцов для стали У10.

Кривая 1 соответствует охлаждению в жидкости при наложении поля 20 Гс во время всего охлаждения. Кривая 2 при наложении поля 500 Гс до 300 С и последующем его снятии.

На фиг. 6 приведены кривые распределения твердости по сечению образцов иэ стали ХВ.

Кривая 1 соответствует охлаждению в жидкости концентрациеи твердой фазы 3 об.% при наложении поля 100 Гс во время всего охлаждения.

Кривая 2 при наложении поля 500 Гс до 300 С и .последующем его отключении, Испытания стабильности магнитной жидкости проводят путем многократного охлаждения в одном объеме жидкости образца и последующего контроля магнитных свойств жидкости баллистическим методом,. Контролю подлежит величина намагниченности насьпцения. Контроль проводят после пятидесяти- семидесяти- и стократного охлаждения до 50 С. Величина намагниченности насыщения исходной жидкости составляет

28 кА/м. Ошибка измерения не превышает 2%.

Величина намагниченности насьпцения после пятидесяти, семидесяти и стократного охлаждения в пределах ошибки измерений не изменяет своего значения.

Испытания равномерности охлаждающей способности жидкости проводятся путем измерения на поверхности образцов твердости прибором Роквелла (HRC). Измерения проводятся по девяти точкам по вертикали и по шести точкам по периметру в трех сечениях. В среднем и двух крайних, отстоящих от торцов на расстоянии 5 мм. Измерения показывают, что отклонения твердости от среднего значения не превышали 2 — 3 ед. магнитной жидкости.

Испытания по очистке деталей от налета расслоившейся магнитной жидкости после закалочного охлаждения проводятся в следующем порядке; закаленные s магнитной жидкости образцы подвергают промывке в струе горячей (72 С) воды, определяют время, в течение которого поверхность детали будет освобождена от налета..

Результаты испытаний показывают, что полный смыв налета расслоившейся жидкости происходит в течение 0,5 — 1,5 мин промывки.

Результаты проведенной проверки показывают, что охлаждающая способность магнитной жид985076

Т. С дО 40

Время t,с Риг. 1 кости может изменяться путем изменения концентрации твердой -фазы от охлаждающей способности воды до охлаждающей способности масла и ниже; магнитное поле позволяет регупировать охлаждающую способность жидкости 5 и при этом можно обеспечивать необходимый режим охлаждения, например, по типу "через воду в масло", обеспечивать режим охлаждения в селитре я т. д. Это позволяет регулировать прокаливаемость. Также, магнитная жидкость обеспечивает высокую равномерность охлаждения и обладает высокой стабильностью свойств и охлаждающей способностью, а налет расслоившейся магнитной жидкости легко удаляется с поверхности без применения специальных аген- тов.

Использование магнитной жидкости в .качестве закалочной среды имеет преимущества, так как данная среда обладает значительной стабильностью, однородностью и равномерной в 20 пределах всего объема охлаждающей способностью. Кроме того, в состав жидкости не входят дефицитные компоненты, и ее применение позволяет избежать использования в качестве закалочных сред пожароопасных нефтепродуктов (масел). В силу однозначной зависимости охлаждающей способности среды от величины накладываемого магнитного поля она может применяться при автоматизированных процессах закалки.

Использование магнитной жидкости в качестве закалочной среды позволит обеспечить высокое качество закалки и тем самым позволит обеспечить повышение прочности и долговечности закаливаемых иэделий.

Формула изобретения

Применение магнитной жидкости в качестве закалочной среды.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 351911, кл. С 21 0 1/60, 1972.

2. Успехи физических наук. 1974, q..112 вып. 3, с. 427 — 428.

985076

ТС

Cue. 5

HRC

Составитель А. Секей

Техред Е.Харитончик

Редактор Е. Кинив

Корректор Н. Король

Заказ 10087/33

Подписное

Фипиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Тираж 587

ВИНИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

O t e

Bpentu