Закалочная среда

 

Изобретение относится к области термической обработки стали, конкретнее к закалочным средам. Цель изобретения - удешевление среды. В отличие от известной закалочной среды, в которой используют воду, неполную железную соль полиакриловой кислоты, едкий натр и хлористый натрий, в предложенной закалочной среде используют в качестве полимерной основы гидролизованный полиакрилонитрил, который получают обычно в виде водно-щелочного раствора. Так как водородный показатель раствора (рН среды) находится в пределах 12,5-14,5, то для его снижения закалочная среда содержит неорганические кислоты. Стоимость гидролизованного полиакрилонитрила существенно ниже стоимрсти акриловой кислоты . 1 табл. (Л со ел 4 00 со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 С 21 D 1/60

3СКСОЮо Ия

13,", „ l3

ЦЩЦДЦПТЦ, .

ОПИСДНИК ИЗОБРЕт НИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4075945/31-02 (22) 28.04.86 (46) 07.12.87. Бюл. ¹ 45 (71) Владимирский политехнический институт и Производственное объединение Владимирский тракторный завод им. А.А.Жданова" (72) С.П.Дорофеев, Е.П.Зубрицкая и Т.И.Селиверстова (53) 621.78.063(088.8) (56) Заявка Японии ¹ 53-7725, кл. С 21 D 1/60, 1978.

Авторское свидетельство СССР №- 724581, кл. С 21 Р 1/60, 1978. (54.) ЗАКАЛОЧНАЯ СРЕДА (57) Изобретение относится к области термической обработки стали, кон.Я0,, 1357439 А1 кретнее к закалочным средам. Цель изобретения — удешевление среды. В отличие от известной закалочной среды, в которой используют воду, неполную железную соль полиакриловой кислоты, едкий натр и хлористый натрий, в предложенной закалочной среде используют в качестве полимерной основы гидролизованный полиакрилонитрил, который получают обычно в виде водно-щелочного раствора. Так как водородный показатель раствора (рН среды) находится в пределах 12,5-14,5, то для его снижения закалочная среда содержит неорганические кислоты. Стоимость гидролизованного полиакрилонитрила существенно ниже стоимости акриловой кисло- 8 ты. 1 табл. раствор гидролиэованного поли40!

Пример 2. 300 г 167.-ного раствора гидролиэованного полиакрилонитрила (продукт ГИПАН-1) разбавляют водой до концентрации сухого остатка

57., при перемешивании частично нейтрализуют 20 r безводной фосфорной кислоты и получают значение рН 7,15 и содержание сухого вещества 7,87..

Определяют охлаждающую способность и вязкость, затем проводят закалку металла.

Результаты приведены в таблице.

1 13574

Изобретение относится к термической обработке стали, конкретнее к закалочным средам.

Цель изобретения — удешевление среды.

В отличие от известной закалочной среды, в которой используют воду, неполную железную соль полиакриловой кислоты, едкий натр и хлористый натрнй, в предлагаемой закалочной среде используют в качестве полимерной основы гидролизованный полиакрилони рил, который в промышленности получают в виде водно-щелочного раствора.

Так как водородный показатель раствора (рН среды) находится в пределах

12,5-14,5, то для его снижения закалочная среда включает неорганические кислоты. В известной среде для той же цели, т.е. для создания среды, близкой к нейтральной, используют едкий натр.

Нейтральный или слабощелочной характер эакалочной среды обеспечивает ее малую коррозионную активность по отношению к железу и его сплавам, а образующиеся после добавления кислот серно-кислые, соляно-кислые и фосфорно-кислые соли стабилизируют вязкость и охлаждающую способность эакалочной среды.

Положительный эффект предлагаемой закалочной среды заключается в том, что ее основным компонентом является гидролиэованный полиакрилонитрил, дешевый продукт следующего химического строения: (сн сн) — (сн сн) — (сн, сн),, СООМе CONH> CN в где m — 70-90Х п — 10-30Х

1-10Xj

Me — Na, 45

К достоинствам предлагаемой эакалочной среды относится дешевизна и простота синтеза гидролизованного полиакрилонитрила иэ полиакрилонитрила, что позволяет вместо раствора

ГИПАН-1 перевозить сухой порошок полиакрилонитрила и получать из 1 т ПАН

100-200 т закалочной среды. Полученная из ПАН его гидролизом закалочная среда не содержит остатков мономера и не требует контроля его наличия и очистки от него. Промышленный ПАН и

ГИПАН выпускаются крупными партиями, однородное по молекулярной массе, \

39 2 чем ПК-2, что обеспечивает большее постоянство свойств закалочной среды на этой основе. Возможно получение закалочной среды на металлообрабатывающих предприятиях при наличии легко доступных щелочей и кислот и технологически является простым. В закалочную среду можно вводить известные антикоррозионные добавки, например нитрит натрия.

Закалочная среда используется при следующем соотношении компонентов, 7.:

Водно-щелочной акрилонитрила с содержанием сухого вещества 0,1-5,0

Серная или соляная или фосфорная кислоты (до рН в пределах

7,0-0,0) 0,03-4,0

Вода Остальное

Пример 1. К 100 г ПАН в 5 л воды добавляют 100 технического едкого натра, нагревают до кипения и при перемешивании при 98-100 С через 2 ч получают гидролизованный ПАН, содержащий 180 r водорастворимого полимера и его соли (аналиэ по сухому остатку). ,К полученному раствору порциями при перемешивании добавляют 207-ную серную кислоту до значения рН, равного

6,5 (70 r в пересчете на концентрированную серную кислоту). Раствор разбавляют водой до содержания полимера

0,77. (по разности сухого остатка и зольности) и проводят измерение охлаждающей способности и вязкости раствора, а затем закалку стальных иэделий.

Результаты анализов и закалки приведены в таблице. Для сравнения приведены данные по закалке тех же деталей в закалочной среде ПК-2 и минеральном масле.

Показатели для закалочной среды по примеру

Свойства предлагаемому

1 I 1 I звестному Масло

1 2 3 4. 5

Концентрация по сухому остатку

1,64 7;8 0,15 1,2 6,4

1,0

Вязкость, сСт

2,6 11,1

95 105 1 75 01 375

7,25

7,15 9,0 7,0 7,15 рН среда

7,5

3 135743

Пример 3. 200 г 16Х-ного раствора ГИПАН-1 содержанием сухого вещества 32 г разбавляют водой до . концентрации О, 1Х,добавляют 9,5 r безводной фосфорной кислоты (0,03Х от массы раствора) и получают закалочную среду рН 9 (до слабо-розовой окраски по фенолфталеину) и содержанием сухого вещества 0 15Х затем проводят закалку изделий. 1О

Пример 4. К 200 г ПАН в 5 л воды добавляют 100 г едкого кали, нагревают до кипения и при перемешивании через 3 ч получают раствор гидролиэованного ПАН, содержащий 310 г сухого вещества. К полученному раствору порциями добавляют 70 г 30Х-ной соляной кислоты (до значения рН 7,0), разбавляют водой до концентрации 0,8Х сухого вещества, проводят анализ сре-20 ды и закалку изделий.

Пример 5. В емкость на 750 л из стали помещают 300 л воды (парового конденсата), 12 кг ПАН и 12 кг едкого натра, нагревают острым паром g5 до 98-100 С и продолжают нагревание

3 ч, при этом емкость закрывают крышкой, а выделяющийся аммиак удаляют вытяжной вентиляцией. По окончании синтеза объем раствора 600 л, к нему добавляют разбавленную серную кислоту, содержащую 8 кг концентрированной серной кислоты, интенсивно перемешивая при этом, получают значение рН

7,15. В растворе содержание сухого остатка 6,4Х, зольность 3,8Х. Раствор разбавляют в 2,6 раза и используют для закалки изделий.

Пример 6. К 20 r ПАН добавляют 22 г едкого натра и 0,8 л горя0 чей воды, ведут гидролиз при 100 С

9 4 в течение 1 ч, к полученному раствору, содержащему 42 r сухого вещества (5Х от массы раствора), добавляют постепенно в присутствии фенолфталеина 34 r ЗОХ-ной соляной кислоты (4X от массы раствора) до исчезновений розовой окраски, разбавляют в 7 раз и используют для закалки металла.

Среднее количество кислоты для нейтрализации щелочи зависит от глубины гидролиза ПАН до карбоксильных групп, достигающей 70-90Х. Кислота нейтрализует остаток щелочи, не прореагировавший с полимером, и при эквимолярном соотношении щелочи и звеньев акрилонитрила в ПАН берется в количестве 0,2-0,4 моль на 1 моль щелочи.

Избыток щелочи, который целесообразно вводить для ускорения гидролиэа, нейтрализуют соответствующим количеством кислоты. На нейтрализацию влияет полнота удаления аммиака из реакционной смеси.

Формула изобретения

Закалочная среда, содержащая акриловый полимер и воду, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью удешевления среды, она дополнительно содержит серную или соляную, или фосфорную кислоту, а в качестве акрилового по лимера — продукт щелочного гидролиза, полиакрилонитрила при следующем соотношении компонентов, мас. :

Продукт щелочного гидролиза полиакрилонитрила 0,1-5,0

Серная или соляная, или фосфорная кислота 0,03-4,0

Вода Остальное

1357439. Продолжение таблицы

Свойства известному Масло

1 2 3 4 5

90 34,5

34,5 23

50-52 50

53-56 46-48 56-58 50-52

Нет

Нет Нет

Иногда Нет

Нет

Троостомартенсит

Редактор Н.Рогулич

Заказ 5970/24 Тираж 550 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4

Охлаждающая способность по серебряному шарику диаметром 20 мм, град/с

Твердость, HRC

Наличие трещин

Микроструктура

Показатели для закалочной среды по примеру предлагаемому

I I 1

Крупный Троостомартенсит мартенсит

Составитель А.Орешкина

ТехРед И.Попович Корректор Г.Решетник