SU1752788A1 - Способ получени защитной экзотермической атмосферы при термообработке сталей и сплавов - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : в замкнутом объеме при недостатке окислител  дл  получени  защитной атмосферы производ т сжигание баллиститного пороха. 1 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к термической обработке в общем машиностроении, в частности к источникам создани  защитных атмосфер при различных видах термообработки сталей и сплавов.

Известны способы получени  защитной экзотермической атмосферы, сжиганием при недостатке воздуха природного газа или сжиженных пропанбутановых смесей.

- Недостактом указанных защитных атмосфер  вл етс  окисление в них поверхности термообрабатываемых изделий, а также необходимость специального подвода к объекту, например от газопровода, или хранени  газовых смесей в специальных сосудах под давлением.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ получени  защитной атмосферы при термообработке сталей и сплавов, заключающийс  в сжигании углеводородсо- держащего топлива и дополнительной подаче вод ного пара в защитную атмосферу печи. Количество подаваемого вод ного пара определ ют из услови  обеспечени  содержани  окислителей С02 + №0 равным 45-50 %, что соответствует созданию защитной пленки на поверхности изделий, преп тствующей процессам обезуглероживани .

Однако известный способ не обеспечивает хорошего смешени  вод ных паров с защитной атмосферой, а вод ной пар содержит большое количество воды, снижа  качество термообработки. Способ требует отдельного источника вод ного пара, специального подвода углеводородсодержа- щего топлива, что усложн ет оборудование и технологию ведени  процесса, не позвол   вести термообработку, например, в полевых услови х .

Целью изобретени   вл етс  обеспечение компактности оборудовани  и безопасности ведени  процесса, например, в полевых услови х.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу получени  защитной экзотермической атмосферы при термообработке сталей и сплавов, включающему сжигание углеводеродсодержащего топлива в замкнутом объеме при недостатке окислител , дл  получени  защитной атмосферы в качестве топлива используют баллистит- ный порох.

XI

сл ho xi со со

Использование баллиститного пороха дает более качественную по смешению газообразную атмосферу с меньшим количеством воды, так как продукты сгорани  i баллиститных порохов распределены в газовой фазе более равномерно и идет активное взаимодействие с обрабатываемой поверхностью. Отпадает необходимость дополнительного смещени  защитной атмосферы с вод ным паром. Эти источники защитной атмосферы более компактны и безопасны, чем газообразные, а 1 кг сжигаемого порох дает до 800 л экзотермической атмосферы, что позвол ет использовать его в полевых услови х.

Способ осуществл етс  следующим образом .

Баллиститный порох сжигают в замкнутом объеме (в камере сгорани ), где образуютс  газообразные продукты сгорани , представл ющие защитную экзотермическую атмосферу, которые подаютс  в герметическую печь с термообрабатываемыми издели ми.

Процесс горени  баллиститного пороха описываетс  следующим уравнением:

СзбН4д078№з 36СО+24.5Н2+11,5№+

+2102 - 21С02+15СО+21 Н20+3,5Н2+11,5№ 30

Теплота реакции 2680 ккал/моль, температура 3500 К.

Примерный состав газов при давлении 30 МПа приведен в таблице.

Как видно из таблицы, состав продуктов сгорани  близок к составу богатой неочищенной экзотермической атмосферы по содержанию в ней окиси углерода. , Така  атмосфера получаетс  при коэффициенте расхода воздуха а 0,5-0,6 и преп тствует процессам окислени  поверхности и обезуг- лераживани  при высокотемпературной обработке сталей и сплавов.

Кроме того, содержащиес  в продуктах неполного сгорани  углекислый газ и вод ные пары создают защитную пленку на поверхности изделий, преп тствующую обезуглераживанию стали. Суммарный состав этих продуктов близок к составу газов прототипа, соответственно 51,8 и 45-50%.

П р и м е р. В камере сгорани  объемом 0,2 л при комнатной температуре сжигают навеску артиллерийского пороха (баллиститного ) величиной 3 г. При сжигании навески образовалась защитна  атмосфера в количестве около 1,8 л. Защитна  атмосфера подаетс  в герметическую камеру с исследуемым образцом, наход щуюс  в печи. Исследуют образцы из стали марки Ст.З диаметром 10 мм и высотой 5 мм. Поверхность образцов шлифуют до класса 7-8. Давление

в герметической камере поддерживают до 3 кгс/см2 при температуре термообработки 900°С. По прототипу в герметическую камеру порци ми подают пропан-бутановую газовую смесь и вод ной пар. В зависимости

от марки стали и вида термообработки режимы могут мен тьс .

5

0

5

0

На чертеже приведены кривые, характеризующие изменение поверхностных свойств нормализованной стали Ст.З при 880-900°С в защитной атмосфере, полученной при сгорании баллиститного пороха (крива  1), в защитной атмосфере по прототипу (крива  2) и без защитной атмосферы (крива  3).

Из графика следует, что твердость поверхности стали по Роквеллу с алмазным наконечником (HRA) в предлагаемой защитной атмосфере через 5 ч термообработки практически равна исходному уровню твердости до термообработки. Поверхность образцов чиста ,светло-сера , подокаленный дефектный слой отсутствует. Меньшие значени  твердости вначале термообработки обусловлены присутствием в газовой смеси паров воды и углекислого газа, затем за счет образовани  защитной пленки и процессов науглераживани  поверхность восстанавливаетс . Твердость образцов в защитной атмосфере прототипа вначале уменьшаетс  из-за интенсивного процесса ока- линообразовани , затем достигает посто нного уровн , но ниже чем твердость по предлагаемому способу. Поверхность светло-коричневого цвета. Твердость образцов , обрабатываемых без защитной атмосферы , понижена и уменьшаетс  со временем термообработки из-за разрушени  поверхности вследствие окалинообра- зовани . Образцы имеют темно-коричневую окалину, толщина которой после 6 ч термообработки достигает 3 мм.

Величина угара (количества окалины по разнице массы образцов до и после нагрева и травлени ) дл  образцов, обработанных в течение 6 ч, в защитной атмосфере не превышаетЗмг/см2(0,1%), при нагреве в атмосфере прототипа 3-6 м/см2 (0,1- 0,2%), а при нагреве в обычном режиме 55 (без атмосфер) величина угара достигает 100-120 мг/см2(3-4%).

Использование предлагаемого способа получени  защитной экзотермической атмосферы при термической обработке сталей и сплавов обеспечивает по сравнению с из5

0

5

0

вестными способами использование способа в конверсии производства баллиститных порохов; упрощение технологии за счет устранени  источников подвода углеводород- содержащего топлива и вод ного пара; повышение безопасности и упрощение ведени  процесса термообработки; возможность использовани  компактного эффективного источника защитной атмосферы , например в полевых услови х.

0

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ получени  защитной экзотермической атмосферы при термообработке сталей и сплавов, включающий сжигание углеводоросодержащего топлива в замкнутом объеме при недостатке окислител , отличающийс  тем, что, с целью обеспечени  компактности оборудовани  и безопасности ведени  процесса, в качестве топлива используют баллиститный порох.

   HRA №

   46 4

   40

   3d 36

   j//////////////j//j/////L//.uj//./j.A/jUjj LjUJjQ2jj-U.

   /