SU1375661A1 - Способ закалки стальных изделий - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к термической обработке стали, в частности к закалке изделий в кип щем слое дисперсного теплоносител . Цель изобретени  - повышение твердости и прочности издели . Сжатый воздух, который служит побудителем псевдоожиже- ни  дисперсного теплоносител , наход щегос  в закалочном баке, предварительно направл ют в систему вихревых труб, подключенных холодильными концами к днищу закалочного бака. В соответствии с эффектом Ранка,сжатый воздух в вихревых трубах охлаждаетс  до отрицательных температур и завихр етс . Это создает услови  дл  эффективного ожижени  и охлаждени  дисперсного теплоносител , который , соприкаса сь с нагретой поверхностью закаливаемой детали, способствует ускорению процесса теплоотвода. Одновременно поток воздуха охлажденный ниже температуры конца пр мого мартенситного превращени  на 10-50 С, активно отводит тепло от частиц дисперсного теплоносител . Таким образом , в объеме закалочного бака обеспечиваютс  услови  дл  интенсивного отвода тепла с поверхности закаливаемых деталей во всем интервале мартен- ситных превращений, в результате чего обеспечиваетс  получение высоких прочностных свойств и эксплуатационных характеристик. 1 ил. ю сл со ел О5 О)

Description

Изобретение относитс  к термичес- кой обработке стали, в частности к закалке изделий в кип щем слое дисперсного теплоносител .

Цель изобретени  - повьшение твердости и точности издели .

На чертеже изображено устройство, с помощью которого осуществл етс  предложенный способ.

Устройство содержит бак 1, за- полнеиньш дисперсным теплоносителем 2. К днищу бака через перфорированную решетку 3 присоединены вихревые трубы 4, которые питаютс  от источ- ника 5 сжатого газа, а нагретый газ из вихревых труб отводитс  через патрубок 6.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим обра- зом.

В закалочный бак 1, заполненный теплоносителем 2 с высокой теплоемкостью (например, медной или алюминиевой стружкой) подают через вихре- вые трубы 4, установленные в днище закалочного бака, сжатьй газ (воздух например, от компрессора 5. В соответствии с эффектом Ранка в вихревьк трубах идет разделение потоков ежа- того воздуха на холодный и гор чий, Холодный воздух через перфорированную решетку 3 (дл  равномерного распределени  потока) - в закалочный бак . Благодар  повьшенному давлению хо- лодного воздуха, дисперсный теплоноситель вскипает (псевдоожижаетс ) и охлаждаетс  до температуры холодного воздуха, после чего нагретые под закалку детали ввод тс  в слой кип щег теплоносител  и вьщерживаютс  в нем в течение необходимого времени.

Изменением проходного сечени  трубопроводов , подвод щих сжатый охлажденный воздух в закалочный бак, регулируют степень разрежени  закалочной среды и, как следствие, высоту псевдоожиженного сло .

Способ Осуществл етс  следующим образом.

Сжатьй газ (воздух), который служит побудителем псевдоожижени  дисперсного теплоносител , наход щегос  в закалочном баке, предварительно направл ют в систему вихревых труб, подключенных холодными концами к днищу закалочного бака. В соответствии с эффектом Ранка сжатый газ в

0 5 9

0

г

вихревых трубах охлаждаетс  до отрицательных температур и завихр ет- с . Это создает услови  дл  эффективного ожижени  и охлаждени  дисперсного теплоносител , который, соприкаса сь с нагретой поверхностью закаливаемой детали, способствует ускорению процесса теплоотвода. Одновременно поток газа, охлажденный ниже (на 10-50 с) температуры конца пр мого мартенситного превращени  (Т), активно отводит тепло от витающих частиц дисперсного теплоносител . Таким образом, в объеме закалочного бака обеспечиваютс  услови  дл  интенсивного отвода тепла с поверхности закаливаемых деталей во всем интервале мартенситных превращений , что способствует измельчению мартенситных зерен, уплотнению дислокаций и созданию на поверхности деталей высоких сжимающих напр - .жений, в результате чего обеспечиваетс  получение высоких прочностных свойств и эксплуатационных характеристик .

Изменением давлени  газовой фазы на выходе из вихревых труб обеспечивают {Различную степень псевдоожиже- ни  (различные соотношени  частиц теплоносител  и газовой фазы), измен ют охлаждающие свойства закалочной среды в нужном направлении: более плотна  среда интенсивнее отводит тепло и наоборот.

Указанный интервал высот псевдо- ожиженного сло  (плотности) выбран из условий, что более плотна  среда, чем 1:5 (т.е. высота псевдоожиженного сло  5 толщин насьтного сло ) малоподвижна и в нее трудно вводить закаливаемые детали, а более разр женна , чем 1:20 (т.е. высота псевдоожиженного сло  20 толщин насыпного сло ) в значительной мере тер ет свои преимущества по сравнению с обычным газовым потоком.

Пример. Экспериментальные исследовани  провод т на образцах, изготовленных из стали 70Г. Нагрев образцов до температуры 1103 К производ т по существзлощей технологии, а закалочные охлаждени  по существующему режиму.

В закалочньш бак, наполненньй на 1/5 часть алюминиевыми опилками со средним размером d 0,4 мм, снизу, через п ть вихревых труб, подключенных в шахматном пор дке к днищу бака подвод т охлажденный до отрицательной температуры (245 К) сжатый воздух со средней.скоростью потока W 0,4 м/с. При этом в закалочном баке устанавливаетс  стабильное состо ние псевдоожижени  дисперсного теплоносител  с соотношением теплоно сител  и воздуха 1:8.

После полного нагрева образцов до П 03 К их погружают в кип щий слой опилок, где вьщерживают до полного остьюани  в течение 20-30 сек. Затем образцы подвергают отпуску при температуре 723 К в течение 30 мин.

Закалка аналогичных образцов по известному способу позвол ет провести их сопоставительный анализ,

Так дл  известного способа закалки твердость и прочность на разрыв составл ют соответственно 50-52 НРС, 92-98 кг с/мм , а дл  предлагаемого способа, предусматривающее охлажде- ки  теплоносител  - 58-60 НРС; 104- 113 кгс/мм . Таким образом, при закалочном охлаждении по предложенному способу прочностные и эксплуатационные характеристики обрабатывае- мого материала возрастают на 15% по сравнению с известным способом.

Кроме указанного преимущества, предлагаемый способ закалочного охлаждени  позвол ет интенсифицировать

охлаждение практически любых марок сталей за счет предварительного, гл бокого (ниже конца пр мого мартен- ситного превращени ) охлаждение теплоносител .

При этом отсутствует потребность в криогенных жидкост х, обеспечиваетс  равномерньй теплоотвод со всей поверхности детали, что способствуе сохранению ее геометрии,

,

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ закалки стальных изделий, включающий нагрев выше Ас, охлаждение в баке с псевдоожижеиньгм слоем дисперсного теплоносител  заданной высоты, регулирование скорости охлаждени  путем изменени  параметров сжатого газа, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  твердости и прочности изделий, высоту сло  псевдоожиженного газа устанавливают в пределах 5-20 высоты насыпного сло  дисперсного теплоносител , а скорость охлаждени  регулируют путем предварительного пропускани  газа через систему контактирующих с баком вихревых труб, в которых газ охлаждаетс  до температуры на 10-50 0 ниже температуры конца пр мого мартенситного превращени  стали и формируетс  вихревой поток.