Способ обработки холоднодеформированных стальных заготовок

 

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ХОЛОДНОДЕФОРМИРОВАННЫХ СТАЛЬНЫХ ЗАГОТОВОК, включающий рекристаллизационный безокислительный отжиг при 600-650 С в эвтектическом расплаве солей, содержащем хлористый натрий и метасиликат натрия, и промывку в горячей воде, о т л и Ч а ю щ и и С я тем, что, с целью упрощения процесса, отжиг производят, в расплаве, дополнительно содержащем хлористый калий и карбонат натрия, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Хлористый 30-41 калий Хлористый 20-30 натрий (Л Метаснликат0 ,3-1,2 натрия Карбонат 32,8-44,7 натрия 00 Од со 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ООЛЮЗЮ

РЕСПУБЛИК

SU„„.I 118

Э@в 21 D 1 46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 0THPbfAÞ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ »

20-30 (21) 3552643/22-02 (22) 09.02.83 (46) 15.10.84. Бюл. У 38 (72) О.Г. Зарубицкий, А.В. Городыский, В.К. Доценко, Б.Ф. Дмитрук, В.А. Жабенко, О.К. Севрук, Ю.В. Польгуев

Р.A. Углянская, И.Л. Попелюх, А.А. Шумилин, В.И. Дрокин, Н.Г. Давыдов, Н.И. Кондаков и В.Г. Вербицкий (7 1) Институт общей и неорганической химии АН УССР, Научно-производственное объединение "АНИТИМ" и Завод "Сибтекстильмаш" (53) 621,78.06(088.8) (56) 1. Технологический процесс термической обработки стальных деталей

В 19-36 завода "Сибтекстильмаш".

Новосибирск, 1978.

2. Шахпазов,Х.С. и др. Производство метизов. М., "Металлургия™, 1977,. с . 227-231.

3. Авторское свидетельство СССР

У 850686, кл. С 21 D 1/26, 1979. (54) (57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ХОЛОДНОДЕФОРМИРОВАННЫХ СТАЛЬНЫХ ЗАГОТОВОК, включающий рекристаллизационный безокислительный отжиг при 600-650 С в эвтектическом расплаве солей, содержащем хлористый натрий и метасиликат натрия, и промывку в горячей воде, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, отжиг производят. в расплаве, дополнительно содержащем хлористый калий и карбонат натрия, при следующем соотношении компонентов, мас.X:

Хлористый калий . 30-41

Хлористый натрий

Метасиликат. натрия 0,3-1, 2

Карбонат натрия 32,8-44,7

1 1118

Изобретение относится к термической обработке сталей, в частности к рекристаллизационному отжигу сталь.— ных заготовок, подвергаемых холодной деформации.

На машиностроительных заводах, где стальные полуфабрикаты подвергают многократной вытяжке, рекристаллизационный отжиг осуществляют с окислительной атмосферой при 600-650 С (13,!0

Однако поверхность стали при этом

"покрывается слоем прочной окалины, удаление которой в горячих концентрированных растворах кислот приводит к наводораживанию заготовок, загрязнению цеха вредными парами. Кроме того, этот способ характеризуется низкой производительностью и громоздкостью оборудования.

Известен способ рекристаллизационного отжига холоднодеформированной стальной заготовки в защитной атмосфере $2).

Однако .способ требует организации газового хозяйства, сложного оборудования, отличается большой длительностью, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является поооб обработки холоднодеформиро30 анных стальных заготовок, включающий безокислительный рекристаллизационный отжиг при 600-650 С в эвтектическом расплаве хлоридов кальция и натрия с добавкой метасиликата натрия, выдержку в процессе охлаждения при

280-300 С в эвтектическом расплаве б щелочей с добавкой ферроцианида калия и промывку в горячей воде Г33 °

Недостаток известного способа заключается в том, что при извлечении заготовок из ванны с расплавом солей образующаяся на их поверхности хлоридйо-силикатная пленка, предохра няющая металл от окисления на возду,хе, трудно отмывается в горячей воде. Поэтому необходима вторая ванна с расплавом NaÎH-КОН-K+ )Fe(CN)<). при 280-300 С, в которой обеспечивается удаление хлоридно-силикатной пленки. 3Т0 усложняет процесс обработки.

Целью изобретения является упрощение процесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки холоднодеформированных стальных заго товок, включающему рекристаллизационный безокислительный отжиг при

694 1 о

600-650 С в эвтектическом расплаве солей, содержащем хлористый натрий и метасиликат натрия, и промывку в горячей воде, отжиг производят в расплаве, дополнительно содержащем хлористый калий и карбонат натрия, при следующем соотношении компонентов, мас.X:

Хлористый калий 30-41

Хлористый натрий 20-30

Иетасиликат

24

27

31

34 !

50

34

NazSi0 1

1 1 1 натрия 0,3 -1,2

Карбонат натрия 32,8-44,7

Образующаяся на поверхности заготовок при извлечении их .из расплава

КС1-NaC1-Na СО -Na SiO солевая плен2 3 2 3 ка быстро отвердевает и защищает сталь от окисления на воздухе. В то же время наличие в расплаве хло- ристого калия и карбоната натрия, а также уменьшенное содержание силиката обеспечивает хорошее растворение солей пленки в горячей (7080ОС) воде. В связи с этим отпадает необходимость применения щелочного расплава.

Таким образом, в отличие от солевой композиции (СаС12-NaC1).

Na, которая очень трудно отмывается.водой с поверхности заготовок, пленка отвердевшего расплава

КС1-NaCi-Ба СО -Na2si09 отмывается с поверхности стали горячей водой в течение 10-20 мин,. Это достигается как за счет свойств самой солевой композиции, т.е. более легкого ее растворения, так и за счет значительного уменьшения (примерно вдвое) толщины образуемой пленки.

Концентрационные пределы солей в расплаве установлены опытным путем и обусловлены в основном изменением плавкости и вязкости расплава. Предлагаемые составы. расплава плавятся при 565-580 С. С превышением предельного содержания хлоридов резка повы шается температура плавления расплава, его вязкость.

Так, расплавы следующих составов, мас.Ж:

КС1

NaC1

3 111 плавятся при 600-610 С. Поскольку. рекристаллизационный отжиг спецста-, лей, например 10 ГН и 11 ЮА, осуществляют при 600-650 С, то расплавы приведенного состава для этого процесса непригОдны- (их рабочая температура 650-700 С, т.е,. выше температу6 ры операции. отжига) .

Метасиликат натрия в предлагаемом расплаве выполняет ту же функцию,10 что и в известном составе расплава.

Однако нижний предел его выше, а верхний ниже, чем.в расплаве СаС1

NaC1-Иа ЯаО . Для обеспечения безокислительного отжига. в хлоридно-кар-1 бонатном расплаве достаточно 0,31,27 Na Si0> . Увеличение содержания силиката свыше 1,27 лишь удлиняет отмывку солевой .пленки, уменьшение

его концентрации ниже 0,37 не обеспе-gp чивает качественного безокислительного отжига: на поверхности стали появляется тонкая пленка окислов.

Примеры осуществления рекристалли-25 зационного отжига спецсталей в предлагаемом расплаве приведены в табл. 1.

В опытах 1-4, 7 и 8 использовали образцы из стали 1 1 ЮА, в опытах

5 и 6 — образцы из стали 10 ГН. Дли30 тельность выдержки образцов в расплаве из стали 11 ЮА 20 мин, из стали 10 ГН 90.мин. После извлечения из расплава образцы охлаждались на воздухе до 250-300 С, а затем подвергались промывке горячей (70 С) водой в течение 10-20 мин. Контроль завершения отмывки выполняли визуально, а также с помощью химического анализа на хлорид. При осуществлении рекристаллизационного отжига в рас40 плаве КС1-ИаС1-Na CO -Na SiO в пре3 2 3 делах предлагаемых концентраций компонентов поверхность стали после охлаждения и отмывки светлая, без окалины. При увеличенном содержании силиката наблюдается некачественная. аумывка солей, при уменьшенном—

8694 4 окисление поверхности (табл. 1, примеры 7 и 8).

Вязкость предлагаемого расплава гораздо ниже, чем известно, поэтому вынос солей с заготовками уменьшается примерно вдвое ° В табл. 2 приводятся конкретные данные qo выносу солей в наиболее легкоплавком составе предлагаемого расплава (содержащем, мас,7: КС1 35,4; NaC1 27, Иа $10 0,6, Иа СО 37,0, и в известном содержащем, мас.7: СаС1 66, NaC1 32,5, Иа,SiO 1,5. Хотя толщина образуемой жидкой пленки расплава КС1-NaC1Na CO>-Na Si0 на заготовках вдвое меньше, чем в случае расплава (СаС1 -NaC1) 6„-Иа SiO ., однако отвердевание ее происходит быстрее. Это связано с меньшим перегревом предлагаемого расплава выше температуры плавления. Так, температура плавле- . ния известного расплава 505 С, предлагаемого 565-580 С.

Таким образом, для отвердевания пленки предлагаемого .расплава отожженные заготовки следует охладить на 20-35 С для отвердеваниа пленки известного расплава на 95-145 С.

При одной и той же заданной скорости охлаждения пленка предлагаемого расплава отвердевает быстрее и исключает диффузию кислорода к поверхности стали.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа обработки, заключающаяся в упрощении процесса, определяется исключением иэ техпроцесса щелочного расплава для отмывки солевой пленки на заготовках, сокращением длительности технологического цикла на 8-15 мин, удешевлением расплава (KCf и Иа СО, дешевз ле СаС1 ), а также уменьшением удельного выноса солей в 2 раза..

Расплав может быть внедрен на

:машиностроительных заводах., осущест" вляющих обработку., свертку, вытяжку заготовок путем холодной деформации.

1118694

Состав расплава, вес.й

Температура, С

Длительность

С1 ВаС1 Na Si0 . 1ахСОз отмывки солевой в воде пленки, мин

25

650 10

44,7

0,3

1 30 и окалины

То me

33,8

1,2

43,7

0,3

32,8

1,2

36,75

0,75

38,4

0,76

6 36

7 30

44,9

0,1

650 20

32,4

1,6

8 36

Расплав

Поверхность образца, дм

Температура, С

Удельный вынос солей г/дм

Вес образца, г после из- после влечения отмывки в отдельном опыте среднее значение из расплава.

«Ь о

0,92

201,839

176, 116

0,98

0,8

1,03

0,68

600

1,00

0,71

186,963

192,856

600

0,78

0,75

0,8

650

0,11

0,73

184,492

650

О, 71 0,83

186,466

650 187,055

2 41 24

3 36 20

4 36 30

5 35,5 27

Прототип 600

201, 104

175,415

186,253

192,256

183,930

650 20

650 10

650 20

600 15

600 15

650 10

Таблица 1

Состояние поверхности стали после обработки в расплаве и отмывки

Чистая, светлая, без остатков солей

Отливка от солей полная, цвет поверхности темный, неравномерный

Отмывка от солей неполная

Таблица 2

1118694 рхъ вы ° оел в отдел ном опыт

197,665 197,316

201,772 201,392

600

0,46

0,45

0,76

0,49

0,77

600

0,21 0,40

25,386

197,318 0,75 . 0,34

0,36

133,283 0,74 0,35

0,23 0,39

49,755

Составитель А.Сеней

Редактор Т;Колб Техред Ж.Кастелевич Корректор 5 Синицкая

Заказ 7378/20 Тирам 539 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, 1К-35, Раушская наб., д. 4/5

Предлагаемый легкоплавкий

600 25,470

650 197,572

650 133,544

650 49,844

Филиал ППП "Патент.", г. Умгород„ ул..Проектная, 4