ЗАКАЛОЧНАЯ СРЕДА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ УГЛЕРОДИСТЫХ И ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ
HARDENING MEDIUM FOR COOLING OF CARBON AND ALLOYED STEELS

Изобретение относится к термической обработке металлов и сплавов, а именно - к охлаждающим средам для закалки углеродистых и легированных сталей.
Известна закалочная среда, содержащая воду и полимерное органическое вещество - моносульфатный щелок при следующем соотношении компонентов, вес.%:
- моносульфатный щелок 3,0-15,0
- остальное вода (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №908854, МПК С21D 1/60, публикация 28.02.1982).
Недостатком известной среды является низкая твердость 53-59HRC металла (без трещинообразования) и трещинообразование при высокой твердости (61-62HRC) после закалки в этой среде.
Известна закалочная среда, содержащая сульфитно-спиртовую барду, сернокислый цинк, углекислый кальций и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:
- сульфитно-спиртовая барда 10-15;
- сернокислый цинк 0,5-1,0;
- углекислый кальций 5-10;
- остальное вода (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1555372, МПК С21D 1/60, публикация 07.04.1990).
Недостатком этой известной среды является повышение себестоимости закаленной продукции вследствие дополнительных затрат на приобретение солей сернокислого цинка и углекислого кальция, а также загрязнение окружающей среды этими солями при утилизации отработанной закалочной среды.
Известна закалочная среда, содержащая вещество, включающее ионы лигносульфонатов и трехвалентного железа, окись кальция и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
- вещество, включающее ионы лигносульфонатов и трехвалентного железа 5,0-7,0;
- окись кальция 0.2-1,0;
- остальное вода (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1776693, МПК С21D 1/60, публикация 23.11.1992).
Недостатком известной среды является сложность приготовления растворов промышленного применения вследствие плохорастворимых окисей и гидроокисей железа, отсюда возможна нестабильность закалки, а также сложность очистки от ионов железа при утилизации отработанной данной закалочной среды.
Известна закалочная среда, содержащая лигносульфонаты и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:
- лигносульфонаты 8,0-20,0;
- остальное вода (см. описание изобретения к патенту РФ №2031147, МПК С21D 9/22, публикация 20.03.1995).
Недостатком этой известной среды, принятой за прототип, является высокая скорость охлаждения как в перлитном, так и в мартенситном интервалах температур, вследствие чего данную среду применяют для закалки деталей только из углеродистых и малолегированных сталей.
Задачей заявленного изобретения является расширение применения отхода производства - лигносульфонатов в качестве закалочной среды большего количества классов сталей.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Закалочная среда, содержащая лигносульфонат и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Лигносульфонат
21-50
Вода
остальное
Этот интервал концентраций позволяет получить при закалке в этой среде твердость, аналогичную твердости после закалки сталей в масле без трещинообразования, т.е. по охлаждающей способности эта среда идентична маслу. Поэтому в этой среде можно закаливать все машиностроительные, конструкционные легированные стали, которые имеют критическую скорость охлаждения, близкую к скорости охлаждения в масле.
Закалочную среду готовят следующим образом.
Для приготовления модифицированного отхода производства с завода-поставщика был заказан лигносульфонат порошкообразный. Затем приготавливается из порошка раствор отхода промышленного производства с концентрацией по трем вариантам: 21, 35 и 50%. Разбавление концентрата проводилась с применением дистиллированной воды с нагревом при тщательном перемешивании. Перемешивание ведется до полного растворения лигносульфоната.
Примеры конкретных составов закалочной среды по предлагаемому изобретению приведены в таблице 1.
Таблица 1
Компоненты закалочной среды
Состав, мас.%
№1
№2
№3
№4
№5
Лигносульфонат
21
35
50
-
-
Вода
79
65
50
-
100
Масло
-
-
-
100
-
Результаты испытаний образцов из подшипниковой стали ШХ15 по приведенным примерам составов закалочной среды приведены в таблице 2.
2
2
2
Заявленное изобретение позволяет проводить закалку без трещинообразования в растворах лигносульфоната №1-3 с микротвердостью мартенсита 1054-1048 кг/мм, близкой к микротвердости мартенсита, полученного закалкой в масле - 1031 кг/мм (№4). При закалке в воде (№5) микротвердость мартенситной составляющей структуры закалки становится 1230 кг/мм, т.е. с высокой скоростью охлаждения в нижнем мартенситном интервале превращения переохлажденного аустенита, что приводит к трещинообразованию при закалке.