Закалочная среда

ОП ИСАИ ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИ ВТИЛЬСТВУн 1181 7074 Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл. с присоединением заявки Иф С 21 О 1/60 Государственный комитет СССР но делам изобретениИ и открытий(53) УДК 621.78,063(088 8) Дата опубликования описания 30.0381(54) ЗАКАЛОЧНАЯ СРЕДА Изобретение относится к термичес-,кой обработке металлов, а именно кохлаждающим средам для закалки метал-лови сплавов.Известны такие среды для закалкиметаллов как вода, водные растворынеорганических солей, углеводородныемасла ),11.Недостатком воды и водных растворов неорганических солей как закалоч 10ных сред является то, что они характеризуются высокими практически нерегулируеьыми скоростями охлаждениязакаливаемых деталей, что в случаеобработки листовых и профильных деталей 1 триводит к короблению и дбразованию трещин. Углеводородные масла,наоборот, характеризуются .слишкомнизкими скоростями охлаждения, чтово многих случаях не позволяет обеспечить требуемых прочностных характеристик закаливаемых металлов,кроме того, применение этих средограничено их пожароопасностью.Известны такие среды для закалкистали и алюминиевых сплавов иаводной основе с добавлением полимерных органических веществ, растворимость которых падает с ростом температуры. При погружении нагретой ЗО детали в раствор на ее поверхности образуется пленка органического ве-щества с относительно низкой теплопроводностью, н результате чего охлаждение по сравнению с закалкой в воде замедляется и становится более равномерным. Изменяя концентрацию органического вещества в,растноре, можно регулировать режим охлаждения и добиваться устранения образования трещин и снижения коробления. В качестве таких сред рекомендованы водные растворы сополимеров окиси этилена и окисей других алкенов 2),Недостатком этих сред является то обстоятельство, что для снижения коробления используются высококонцентрированные растворы (10-40), что обуславливает вЫсокую стоимость эакалочных сред, а также затруднение смывания пленки полимера.Известна также среда 133, представляющая собой водный раствор высокомолекулярного полиэтиленоксида (М.В. 500000-5000000) при следующем соотношении компонентов, вес.в:Полиэтиленоксид 0,05-2,0Вода ОстальноеНедостатки этой среды - довольно высокая степень коробления, низкаяскорость охлаждения, плохая смыва. емость образующейся пленки с поверх-,ности закаленной детали. Причинойкоробления является недостаточнаяоднородность пленки, образующейсяна поверхности деталей в процессе 5закалки. Низкая скорость охлаждениясвязана с высокой вязкостью: раствораи большой толщиной образующейся пленки, Трудность смывания остаточнойпленки вызвана плохой растворимостьювйсокомолекулярного поЛиэтиленоксида в воде.Цель изобретения - создание закалочной среды, обеспечивающей уменьшЕние коробления при закалке, повышение скорости охлаждения для обеспечения требуемых механических и коррозионных свойств, а также улучшение смываемости пленки с поверхности деталей после закалки,Поставленная цель достигается 20тем, что в среду на основе полиэтиленоксида и воды дополнительно введеныоксиэтилированные алкилфенолы приследующем соотношении компонентов,вес.Ъ: 25Полиэтиленоксид 0,02-0,50Оксиэтилированныйалкилфенол Ос 5-10 уОВода ОстальноеВ качестве оксиэтилированных алкилфенолов можно испольэовать широкоприменяемые в практике как моющиесредства оксиэтилированные алкилфенолы с алкильной цепью, содержащей 9-10атомов углерода и числом оксиэтильныхгрупп 6-7 (отечественный препаратОП) или 9-10 (ОП).Приготовление закалочной среды осуществляют следующим образом.Растворяют оксиэтилированный алкилфенол в воде, вводят в раствор порошок полиэтиленоксида и перемешиваютдо получения однородного раствора.Введение в раствор дополнительнооксизтилированного алкилфенола способствует лучшему растворению Поли"этиленоксида. Оксиэтилированный алкилфенол (например ОП), изменяяскорость образования и свойства полимерной пленки на поверхности закаливаемой детали, обеспечивает условия для равномерного охлаждения.присохранении высокой скорости. Равномерное охлаждение во всем интервалетеатератур в таком растворе приводит к большему снижению коробления,чем в растворе каждой из компонент,входящих в состав закалочиой среды,Предлагаемая среда открывает болееширокие воэможности варьирования характеристик закалочной среды путемизменения концентрации каждой изкомпонент смеси. Кроме того введение оксиэтилированного алкилфеиола,обладающего моющими свойствами, обеспечивает легкую смываемость пленкис поверхности закаливаемой детали. у Закалочная среда испытана в лабораторных и в производственных условиях в термическом цехе при закалке листовых заготовок из алюминиевого сплава Д 16 Т.В табл,1 в качестве примера приведены 16 составоа закалочных сред на основе водных растворов полиэтиленоксидаи ОП(содержание полиэтиленоксида в этих растворах изменяется от 0,02 до 0,5 вес.Ъ, а содержание ОП- от 0,5 до 10,0 вес.Ъ), а также 4 известных состава. В каждом растворе закаливают по пять пластин, Приведены сравнительные технологические испытания предлагаемой и известной закалочной среды. Эффективность предлагаемой и известной закалочной среды сравнивают по максимальной величине коробления пластин (из сплава Д 16 Т размерами 200 х 50 х 1 мм) после закалки и по легкости смывания водой остатков среды с поверхности детали. Результаты лабораторных и производственных испытаний приведены в табл.2. В табл. 3 представлены сравнительные механические свойства и электропроводность листовых образцов из сплава Д 16 Т, закаленных в растворах 1 ОПс различным содержанием полиэтиленоксида , а в табл. 4 - средние скорости охлаждения в критическом температурном интервале.Из табл, 2 видно, что наименьшая величина коробления пластин размером 200 х 50 х 1 мм достигается при закалке в растворах 6,7,10,11,14, 15, Максимальная величина коробления пластин при закалке.в предлагаемых растворах колеблется от 0,5 до 12,0 мм, а при закалке в известных растворах полиэтиленоксида (растворы 17,18,19 и 20) максимальная величина коробления находится в пределах 13-24 мм, т.е. в 2-5 раз больше.Как следует из табл. 3, механические свойства и электропроводность листовых образцов толщиной 1; 2," 5 мм из расплава Д 16 Т после закалки в предлагаемых растворах находятся на уровне свойств образцов, закаленных в воде, и несколько улучшены по сравнению со свойствами образцов, закаленными в известной средеПроверка показала, что стойкость образцов к межкристаллитной коррозии после закалки в предлагаемых растворах выше, чем "после закалки в известной среде. Необходимые мЕханические свойства и коррозионная стойкость после закалки в предлагаемых растворах достигается благодаря более высоким скоростям охлаждения (табл.4),Следует отметить, что снижение содержания.полиэтиленоксида ниже 002 вес.% иОПниже 0,5 вес.Ъ ведет к резкому повышению коробления и данные закалочные- среды по охлаждающим свойствам приближаются к воде817074 Таблиц Состав, вес. В Закалочная среда 1 2 3 4 0,02 0,02 О,02 0,02 Полиэтиленоксид Оксиэтилированный алкилфенол (ОП) 0,50 1,099 498 9 5,0 10,0(20 оС). Повышение содержания полиэтиленоксида (ПЭО) выше 0,5 вес,Ф, аоксиэтилированного алкилфенола(ОП) выае 10 вес.В значительно уве- .личивает вязкость закалочного раствора, в результате чего уменьшаетсяскорость охлаждения, ухудшаются механическиеи коррозионные свойства.Растворы, содержащие 0,5-10,0 вес.%оксиэтилированного алкилфенола и,0,02-0,50 вес.Ъ полиэтиленоксида, р обеспечивают уменьшение величины коробления при закалке в 2-5 раэ и повышение скорости охлаждения в 2-3 разапо сравнению с закалкой в известнойсреде. Таким образом, введение в состав закалочной среды на основе полиэтиленоксида оксиэтилированного алкилфенола значительно повышает ее эффективность..среда дельная лектрич. рбводимость МСМ/М 18,618,418,4 ВоднЫй раст,0вор 1,0ОПи 0,5ПЭО 5,0 8 9 18,5 18,5 18,4 18,7 17,8 18,9 8,0 7,5 7,0 43,42,42,Водный раствор 0,5ПЭО 4 а бли Средняя скорость охлаждения пл ны толщиной 2 мм в интервале т ратур 450 - 260 ооС/с ) С.остав закалочсреды и 50 - 55 00 - 50 260 - 300 180 - 220 0 - 150 формула изобретенияЗакалочная среда, содержащая воду и полнэтиленоксид, о т л и ч а.ю - щ а я с я тем, что, с целью уменьше ния коробления и повышения скорости охлаждения закаливаеьых деталей, она дополнительно содержитоксиэтилированные алкилфенолы при следующем соотношении компонентов, вес.-Полиэтиленоксид . 0,02-0,50 Охсиэтилированныйалкилфенол . 0,5-10,0 Вода Остальн и 2. Патент1965. 3. АвторскВ 600190, кл. 93220893, 14 свидетельс 21 0 1/60,тель А. Сене Е.Гаврилешко Состктор А. Мотыль Техр Корр Кост аеваееаашиШЮФ Ш ШЖ ЮЖЕ 1234/33 Т ВНИИПИ Госуда по делам и 113035, Москва, а ПодпиСССРий аж 618твенногбретени-35, Ра о комитет и откры окая на 4/5 ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная 1 ОП+0,05 ПЭО 1 ОП+0,10 ПЭО 1 ОП+0,20 ПЭО 1ОП+0, 5 0ПЭО0,50 ПЭО Источники инФормации,ринятые во внимание при экспе 1. Петраш Л.В. ЗакалочныМашгиз 1, 1959, с. 33-62