| | СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК | | (19) SU (11) 1708878 A 1
3 (51) C 21 D 1/60, C 22 F 1/04 |
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПРИ ГКНТ СССР | |
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
| 1 | 2 |
(21) 4715767/02 (22) 06.07.89 (46) 30.01.92. Бюл. N 4 (72) В.А.Коптюг, И.Ф.Михайлова, А.С.Бедарев, Л.А.Тихонова, Н.В.Бухаткина, Р.Б.Урманов, И.Н. Фридляндер, О.Г.Сенаторова, В.В.Сидельников, Я.И.Спектор, С.И.Храмов, Г.П.Конюхов и Н.А.Кривов. (53) 621.78.063, 621, 785.08(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР N 600190, кл. С 21 D 1/60.
Авторское свидетельство СССР N 817074, кл. С 21 D 1/60, 1981.
Абрамзон А.А. Поверхностно-активные вещества. Справочник. Л.: Химия, 1979, с.306, 345. (54) ЗАКАЛОЧНАЯ СРЕДА (57) Изобретение относится к термической обработке металлов, а именно к охлаждающим средам для
|
деталей из алюминиевых сплавов, и может быть использовано на металлургических и машиностроительных заводах.
Цель изобретения - повышение прокаливаемости полуфабрикатов за счет увеличения скорости охлаждения в интервале 420-260°C при сохранении требуемых физико-механических свойств, увеличение коррозионной стойкости и устранение образования токсичных отходов. Закалочная среда содержит, мас. %: полиэтиленоксид 0,03-1,0; оксиэтилированный алифатический спирт 0,50-10,0; вода - остальное. Использование предлагаемой закалочной среды обеспечивает повышение прокаливаемости в 2 раза и позволяет осуществлять закалку деталей и полуфабрикатов вдвое большей толщины при сохранении требуемых физико-механических свойств и увеличивает их коррозионную стойкость. 1 ил., 5 табл. |
|
Изобретение относится к термической обработке металлов и сплавов, а именно, к охлаждающим средам для закалки преимущественно листовых полуфабрикатов из алюминия и его сплавов.
Цель изобретения - повышение прокаливаемости полуфабрикатов за счет увеличения скорости охлаждения в критическом интервале температур 420-260°C при сохранении требуемых физико-механических свойств, увеличении коррозионной стойкости для расширения ассортимента полуфабрикатов и марок закаливаемых алюминиевых
|
сплавов, а также устранение образования токсичных отходов.
Поставленная цель достигается тем, что в закалочную среду на основе полиэтиленоксида и воды введен дополнительно оксиэтилированный алифатический спирт при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Полиэтиленоксид | 0,03-1,0 |
Оксиэтилированный алифатический спирт | 0,50-10,0 |
Вода | Остальное |
В качестве оксиэтилированного алифатического спирта можно использовать |
|
3 | 4 |
применение в практике как эмульгаторы, смачиватели и обезжириватели спирты общей формулы CnH2n+1O(C2H4O)mH, например синтанол ДС-10 (n = 10-18, m = 8-10), относящийся к "биологически мягким" поверхностно-активным веществам (биоразлагаемость ~ 80%).
Введение оксиэтилированного алифатического спирта изменило кинетику охлаждения при закалке, изменило расположение и расширило температурную область 1 максимальных скоростей охлаждения и таким образом позволило обеспечить практически соответствие этой области и критического интервала температур 420-260°C при закалке алюминиевых сплавов (см. чертеж). В результате такого изменения температурной области максимальных скоростей охлаждения, возросла средняя скорость охлаждения в интервале 420-260°C. Это обеспечило повышение прокаливаемости в 2 раза, позволило осуществлять закалку деталей и полуфабрикатов вдвое большей толщины при сохранении требуемых физико-механических свойств и увеличении коррозионной стойкости.
Кроме того, при приготовлении закалочной среды предварительное растворение в воде оксиэтилированного алифатического спирта способствует более легкому растворению полиэтиленоксида.
Закалочная среда испытана в лабораторных и производственных условиях при закалке листовых заготовок из алюминиевых сплавов Д16, Д19, В95, В93, Т420 толщиной 1-12 мм.
Для проверки были приготовлены 12 составов закалочных сред на основе водных растворов полиэтиленоксида и синтанола ДС-10 (содержание полиэтиленоксида в этих растворах изменялось от 0,03 до 0,5 мас. %, а содержание синтанола ДС-10 - от 0,5 до 10,0 мас. %), а также 4 известных состава (см. табл.1). В каждом составе закаливали по пять пластин.
Эффективность предлагаемой и известной закалочной среды сравнивалась по максимальной величине коробления, скорости охлаждения пластин в критическом интервале температур 420-260°C, механическим и коррозионным свойствам сплавов (см. табл.2).
|
Из табл. 2 видно, что наибольшее снижение коробления достигается при закалке в составах 10, 11, 12. Коробление при закалке в предлагаемой среде меньше, чем в известной.
В табл. 3 приведены свойства листовых заготовок толщиной 4 мм из сплава Д16Т.
В табл. 4 приведены механические свойства плиты толщиной 12 мм из сплава В95Т1 после закалки.
Как следует из табл. 3 и 4, механические и коррозионные свойства образцов толщиной 4 мм из сплава Д16Т и толщиной 12 мм из сплава В95Т1, закаленных в предлагаемых растворах, находятся на уровне свойств образцов, закаленных в воде, соответствуют техническим требованиям и выше, чем свойства образцов, закаленных в известной среде. При закалке образцов аналогичных толщин в известной среде происходит снижение механических свойств для сплава В95Т1 и коррозионной стойкости для сплава Д16Т, и их значения не удовлетворяют техническим требованиям.
Необходимые механические свойства и коррозионная стойкость после закалки в предлагаемых растворах достигаются благодаря более высоким средним скоростям охлаждения в критическом интервале температур и более широкому интервалу максимальных скоростей охлаждения (см. табл.5).
Следует отметить, что снижение содержания полиэтиленоксида ниже 0,03 мас. % и оксиэтилированного алифатического спирта ниже 0,5 мас. % ведет к значительному повышению коробления. Повышение содержания указанных компонент соответственно выше 0,5 мас. % и 10,0 мас. % уменьшает скорость охлаждения в критическом интервале температур, вследствие чего свойства закаливаемых материалов ухудшаются.
Использование предлагаемой закалочной среды позволяет увеличить толщину и расширяет ассортимент полуфабрикатов и марок закаливаемых алюминиевых сплавов и обеспечивает снижение коробления. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Закалочная среда, преимущественно для листовых полуфабрикатов из алюминия |
|
5 | 6 |
и его сплавов, содержащая полиэтиленоксид, оксиэтилированное поверхностно-активное вещество и воду, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения прокаливаемости полуфабрикатов за счет увеличения скорости охлаждения в интервале 420-260°C при сохранении требуемых физико-механических свойств, увеличения коррозионной стойкости и устранения образования токсичных
|
отходов, она содержит в качестве оксиэтилированного поверхностно-активного вещества оксиэтилированный алифатический спирт при следующем содержании компонентов, мас. %:
Полиэтиленоксид | 0,03-1,0 |
Оксиэтилированный алифатический спирт | 0,50-10,0 |
Вода | Остальное | |
Т а б л и ц а 1 Примеры исследуемых составов закалочной среды
Компоненты закалочной среды | Содержание, мас. %, состава N |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
Полиэтиленоксид | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,10 | 0,10 | 0,10 | 0,10 | 0,50 | 0,50 | 0,50 | 0,50 | 0,03 | 3,08 | 0,10 | 0,50 |
Оксиэтилированный алифатический спирт (синтанол ДС-10) | 0,50 | 1,0 | 5,0 | 10,0 | 0,50 | 1,0 | 5,0 | 10,0 | 0,50 | 1,0 | 5,0 | 10,0 | 0,5 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
Вода | 99,47 | 98,97 | 94,97 | 89,97 | 99,40 | 98,90 | 94,90 | 89,90 | 99,0 | 98,50 | 94,50 | 89,50 | 99,47 | 98,92 | 98,90 | 98,50 | П р и м е ч а н и е. В составах 13-16 компоненты закалочной среды: полиэтиленоксид, оксиэтилированный алкилфенол (ОП-10), вода
Т а б л и ц а 2 Коробление пластин из сплава Д16Т размером 500х160х0,8 мм
Состав закалочной среды | NN состава по табл. 1 | Максимальная величина коробления, мм |
Предлагаемая среда |
Полиэтиленоксид (ПЗО) Оксиэтилированный алифатический спирт (синтанол ДС-10) Вода | 1* | 26,0 |
2** | 24,0 |
3 | 22,5 |
4 | 20,0 |
5 | 18,0 |
6*** | 16,5 |
7 | 14,0 |
8 | 13,5 |
9 | 16,5 |
10**** | 12,0 |
11 | 10,5 |
12 | 9,0 |
Известная среда |
Полиэтиленоксид (ПЭО) Оксиэтилированный алкилфенол (ОП-10) Вода | 13* | 28,0 |
14** | 24,0 |
15*** | 20,0 |
16**** | 15,5 |
П р и м е ч а н и е. | Соответствующей звездочкой отмечены сопоставимые составы по концентрации, предлагаемой и известной закалочных сред. | |
|
7 | 8 |
Т а б л и ц а 3
Но- мер сос- тава | Закалочная среда | Механические свойства | Коррозийные свойства |
σ в МПа | σ 0,2, МПа | δ, % | МКК, mm | РСК, балл | КР, при σв = =0,75 σ0,2 сутки |
1 | Технические требования | ≥ 425 | ≥275 | ≥11,0 | Отсут- ствует | ≤ 6 | Более 90 |
2 | Вода | 455 | 300 | 22,0 | Отсут- ствует | 3-6 | Более 90 |
3 | ПЭО - 0,15 мас. % Синтанол ДС-10 - 1,5 мас. % Вода - Остальное | 445 | 285 | 22,0 | Отсут- ствует | 4-6 | Более 90 |
4 | ПЭО - 0,1 мас. % Синтанол ДС-10 - 1,0 мас. % Вода - Остальное | 454 | 296 | 22,5 | Отсут- ствует | 3-6 | Более 90 |
5 | ПЭО - 0,1 мас. % ОП-10 - 1,0 мас.% Вода - Остальное (известная) | 440 | 280 | 22,3 | 0,2 | 6-8 | Менее 90 |
Т а б л и ц а 4 Механические свойства плиты толщиной 12 мм из сплава В95Т1 после закалки
Закалочная среда | Механические свойства |
σв, МПа | σ0,2, МПа | δ, % |
Технические требования | ≥ 525 | ≥ 460 | ≥ 7 |
Вода | 540-570 | 470-500 | 10-12 |
Предлагаемая |
Полиэтиленоксид - 0,15 мас. % Синтанол ДС-10 - 1,0 мас. % Вода - Остальное | 540-560 | 460-490 | 10,5-11 |
Известная |
Полиэтиленоксид - 0,15 мас. % ОП-10 - 1,0 мас. % Вода - Остальное | 510-530 | 440-460 | 10-11 | |
|
9 | 10 |
Т а б л и ц а 5 Характеристики охлаждающей способности закалочных сред
Номер сос- тава | Компоненты среды, мас. % | Средняя скорость охлаждения пластины толщиной 2 мм в критическом интервале температур 420-260°C, °C/с | Температурный интервал максимальных скоростей охлаждения, °C |
Предлагаемая среда |
1 | Полиэтиленоксид - 0,05 Синтанол ДС-10 - 1,0 Вода - Остальное | 500-550 | 220-320 |
2* | Полиэтиленоксид - 0,1 Синтанол ЛС-10 - 1,0 Вода - Остальное | 450-500 | 220-320 |
3** | Полиэтиленоксид - 0,15 Синтанол ДС-10 - 1,0 Вода - Остальное | 380-400 | 220-320 |
4 | Полиэтиленоксид - 0,5 Синтанол ДС-10 - 1,0 Вода - Остальное | 200-250 | 220-320 |
5 | Полиэтиленоксид - 0,1 Синтанол ДС-10 - 5,0 Вода - Остальное | 500-550 | 250-370 |
6 | Полиэтиленоксид - 0,15 Синтанол ДС-10 - 5,0 Вода - Остальное | 400-450 | 250-370 |
Известная среда |
7* | Полиэтиленоксид - 0,1 ОП-10 - 1,0 Вода - Остальное | 400-450 | 210-230 |
8** | Полиэтиленоксид -0,15 ОП-10 - 1,0 Вода - Остальное | 300-350 | 210-230 |
9 | Полиэтиленоксид - 0,2 ОП-10 - 1,0 Вода - Остальное | 260-300 | 210-250 |
10*** | Полиэтиленоксид - 0,1 ОП-10 - 5,0 Вода - Остальное | 400-450 | 210-230 |
П р и м е ч а н и е. | Соответствующими звездочками помечены сопоставимые составы по концентрациям. | |
|
11 | 12 |
 |
|