Закалочная среда

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оц 985076 Союз СоветскихСоцкалнсткческкхРеспублик(53) УДК 621.784. ,6,06, (088.8) ию делам изебретеиий и етирцтий(72) Авторы изобретения ьВ. В. Чеканов и А. Я. Симоновский3Ставропольский ордена Дружбы народов государствениьщпедагогический институт(54) ЗАКАЛОЧНАЯ СРЕДА 1Изобретение относится к термической обра. ботке и может применяться при закалке, в частности стали и сплавов,.Известна эакалочная среда, представляющаясобой взвесь твердых частиц в жидкости 1) н (2),Однако такая среда в силу значительного размера вэвещенных частиц быстро расслаивается в поле тяжести, что приводит к неравномер . ной твердости закаленных образцов н требует дополнительных операций по перемещению10 среды, К тому же исключена возможность упращения свойствамн самой среды для обеспечения необходимых режимов охлаждения. Регулирование режимов охлаждения достигается введением в среду дополнительной фазы путем15 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 можнобыло 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 охлажденияцилиндрического образца; на фиг. 2 - схемаосуществления способа; на фиг. 3 - кривыеохлаждения магнитной жидкости в магнитномполе; на фиг. 4 - то же, в воде; на фиг. 5 -кривые распределения твердости по сечению об.разцов для стали У 10; на фиг. б - то же, длястали ХВ,Магнитные жидкости известны при использовании в качестве магнитных средств. Отличи.тельной чертой магнитной жидкости являетсябольшая магнитная проницаемость по сравнениюс гомогенными магнетиками, что создает возможность влияния на ее свойства магнитнйм полем,Кроме того, жидкость обладает высокой стабильностью35 3 Э 8507 Измерения показывают, что наилучшей охлаждающей способностью обладают мзгнитные жидкости нз основе воды.Охлаждение метзлла с помощью магнитнойжидкости производится в немагнитном контейнере. Изменением объемной концентрации дисперсной фазы можно добиваться различнойохлаждающей способности. При наложении жемагнитного поля можно добиваться различнойохлаждающей способности жидкости без внесения каких-либо изменений в состав среды,Магнитная жидкость, представляющая собойконцентрированный коллоидный раствор магнетика в воде, стабилизированный поверхностно - активным веществом и, имеющая намагниченностьнасыщения 28 кА/м, испытана в лабораторныхусловиях с целью определения охлаждающейи закаливающей способности.Испытания охлаждзющей способности маг.нитной жидкости проводятся методом альфакзло-риметра, Цилиндр диаметром 10 мм и высотой30 мм, в центр которого зачеканивают хромель -злюмелсвая термопара (диаметр сная 0,4 мм),подвергают нагреву на 830 С и выдерживаютдля обеспечения равномерности температурногополя. при этой температуре 2 мин. Затемохлаждают в магнитной жццкости. Показаниятермопары регистрируются самопишущим потенциомстром, Во всех измерениях начальная температура жидкости составляет 33 С.Для испытзния влияния концентрации твер.дой фазы на охлаждающую способность магнитной жидкости приготовлены путем разбавленияжидкости с объемной концентрацией твердойфазы 2, 3, 5, 7 и 10%,Кривые охлаждения цилиндрического образ.ца приведены на .фиг. 1. Кривые 1, 2, 3, 4 и5 соответствуют охлаждению в жидкостях 10,7, 5, 3 и 2 об.% твердой фазы.Для испытзний влияния мзгнитного поля наохлаждающую способность магнитной жидкостиконтейнер 1 с концентрированной жидкостью11 размещают между полюсами электромагнита111 закаливаемого образца 1 Ч. В момент охлаждения подается магнитное поле различной величины,На фиг. 3 приведены кривые охлажденияцилиндрического образца в магнитной жидостив магнитном поле. Кривые 1, 2, 3 и 4 соответствуют наложению полей 0.0.015.025.0,05 Т.Кривая 5 относится к охлаждению этогообразца в селитре,На фиг. 4 приведены кривые охлажденияобразца в воде, в масле и в магнитной жидкости кривые 1, 2 и 3 соответственно, Охлаж. 55дение в мзгнитной жидкости с концентрацией4 об,% проводят до 300 С в поле 500 Гс.Затем поле отключается,б 4Испытания закаливающей способности магнитной жидкости.Цилиндрические обрззцы диаметром 10 мм,15 мм и 20 мм,высотой 30 мм из сталейУ 10 и ХВ подвергаются закзлочному охлзждению в соответствии с указаниями в магнитной жидкости с объемной концентрзцией твер.дой фззы.На фиг. 5 приведены кривые распределениятвердости по сечению образцов для стали У 10.Кривая 1 соответствует охлаждению в жид.кости при наложении поля 20 Гс во времявсего охлаждения, Кривая 2 при изложенииполя 500 Гс до 300 С и последующем егоснятии.На фиг. 6 приведены кривые распределениятвердости по сечению образцов иэ стали ХВ,Кривая 1 соответствует охлаждению в жидкостиконцентрзцией твердой фззы 3 об.% при изложении поля 100 Гс во время всего охлаждения.Кривая 2 при наложении поля 500 Гс до 300 Си .последующем его отключении,Испытания стабильности магнитной жидкостипроводят путем многократного охлаждения водном объеме жидкости образца и последующегоконтроля магнитных свойств жидкости бзллистнческим методом, Контролю подлежит величинанамагниченности насьпцения, Контроль проводятпосле пятидесяти. семидесяти- и стократногоохлаждения до 50 С. Величина намагниченностинасыщения исходной жидкости составляет28 кАм, Ошибка измерения не превышает 2%.Величина намагниченности насьпцения послепятидесяти, семидесяти и стократного охлаждения в пределах ошибки измерений не изменяетсвоего значения.Испытания равномерности охлаждающейспособности жидкости проводятся путем измерения на поверхности образцов твердости при.бором Роквелла (НВС). Измерения проводятся подевяти точкам по вертикали и по шести точкампо периметру в трех сечениях. В среднем идвух крайних, отстоящих от торцов на расстоянии 5 мм. Измерения показывают, что отклонения твердости от среднего значения не превышзли 2 - 3 ед. мзгнитной жидкости.Испытания по очистке деталей от налетарасслоившейся магнитной жидкости после зака.лочиого охлаждения проводятся в следующемпорядке; закаленные в магнитной жидкостиобразцы подвергают промывке в струе горячей(72 С) воды, определяют время, в течениекоторого поверхность детали будет освобожденаот налетаРезультаты испытаний показывзют, что полныйсмыв налета расслоившейся жидкости происходит в течение 0,5 - 1,5 мин промывки.Результаты проведенной проверки показывают,что охлзждающая способность магнитной жид985076 Т;С Е 0 И, Ф О Время иг. кости может изменяться путем изменения концентрации твердой фазы от охлаждающей способности воды до охлаждающей способности масла и ниже; магнитное поле позволяет регулировать охлаждающую способность жидкости % 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 регулироватьГ 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 ка. честве закалочной среды позволит обеспечить высокое качество закалки и тем самым позволит обеспечить повышение прочности и долговечности закаливаемых иэделий. Формула изобретения Применение магнитной жидкости в качествезакалочной среды. Источники информаций,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Иф 351911,кл. С.21 О 1/60, 1972.2. Успехи физических наук. 1974, т, 112,вып. 3, с, 427 - 428.Тираж 587 ВИНИПИ Государственного комитеелам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб. ППП "Патент", г, Ужгород, ул орректо одни сно