Способ обработки стали и расворы для травления и осветления

Способ обработки стали и расворы для травления и осветления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<>876788

Союз Советских

Социалистических

Республик (51)М. Кл.з

C 23 F 1/00

G 01 М 1/32

К . АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ (61) Дополмительиое к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06. 02. 80 (2f ) 2879473/22-02 с присоединением заявки HQ—! осударственный комнтет

СССР но делам нзобретеннй н открытнй (23) Приоритет—

Опубликовано 30.1081. Бюллетень М 40 (5З) НЖ 621.7 ° 025 (088. 8) Дата опубликования описания 301081

Ф.Ф.Ажогин, Л.П.Власова, С.С.Иванов, A,Ô.

Н.Г.Покровская, Л.И.Прибылова, Н.М.Тверды и E.Ã.×ìûõàëo (72) Авторы изобретения (71) Заявитель. (54 ) СПОСОБ OSPABOTKH СТАЛИ И РАСТВОРЫ

ДЛЯ ТРАВЛЕНИЯ И ОСВЕТЛЕНИЯ

Изобретение относится к обработке1 повехности стали, а именно к растворам для травления и осветления, и может быть использовано в авиационной и машиностроительной промышленностях.

В различных отраслях техники на.ходят широкое применение выоокопрочные низколегированные стали типа

30ХГСНА, ВКС-1 и др. Высокая прочность этих сталей обеспечивается путем закалки с низким отпуском, в результате чего их структура представляет низкоопущенный мартенсит. В Ilpo цессе механической обработки, например шлифовании, возможен местный пе- 15 регрев, приводящий к структурным изменениям (прижоги/, вследствие превра-. щения в поверхностном слое мартенсита в троостит или сорбит, удельные объемы троостита и сорбита меньше удель- 29 ного оЬъема мартенсита, что приводит к возникновению в поверхностном слое значительных растягивающнх напряжений, которые ухудшают механические свойства сталей, понижают их сопротив- 25 ление коррозионному и водородному растрескиванию.

Наличие прижогов приводит также к уменьшению контактной усталостной прочности.

Известен раствор для травления деталей из хромистых жаростойких и жаропрочных сталей, позволяющий выявлять прижоги, содержащий соляную кислоту, медный купорос и персульфат аммония (11.

Однако данный реактив совершенно не пригоден для выявления прижогов на деталях из низколегированных высокопрочных сталей. При травлении укаэанных сталей в этом растворе не удается выявить четкой границы между различными структурами, так как при этом наблюдается контактное выделе ние меди.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ обработки стали с содержанием углерода до 1%, включающий травление деталей в растворе персульфата аммония (520 с) и последующее осветление в растворе соляной кислоты и уротропина(23.

Недостатком данного способа является то, что его нельзя использовать для обработки деталей из высокопрочных сталей, содержание углерода в которых не превышает 0,4%, так как при травлении наблюдается потемнение.

876788 как участков с распавшимся мартенсистом (места прижогов ), так и остальных участков поверхности, что значительно снижает механические свойства поверхности стали.

Известен раствор для осветления поверхности стали, содержащий перборат натрия (Зj.

Однако этот раствор также непригоден для осветления деталей из высокопрочных сталей из-эа его повышенной химической активности.

Цель изобретения — улучшение механических свойств поверхности стали.

Указанная цель достигается тем, что в способе, включающем травление в растворе, содержащем персульфат аммония и осветление, в травильный раствор дополнительно вводят оксалат цинка, а осветление проводят в растворе, содержащем перборат натрия и оксалат натрия.

Раствор для травления стали, содержащий персульфат аммония, о т л. Ич а ю шийся тем, что он дополнительно содержит оксалат цинка при следующем соотношении компонентов, г/л:

Персульфат аммония бО-100

Оксалат цинка До насыщения.

Раствор для осветления стали, содержащий перборат натрия, о т л и ч а ю шийся тем, что он дополнительно содержит оксалат натрия при следующем соотношении компонентов, г/л:

Перборат до насынатрия щения

Оксалат натрия 40-50

Травление проводят в течение . 0,5-2 мин, а осветление — в течение

0,5-1 мин.

При продолжительности травления меньше 0,5 мин не обеспечивается контрастность (потемнение) протравленной поверхности, достаточная для установления мест прижогов. Резкая граница между потемневшими участками (места прижогов ) и светло-серым фоном мартенситной структуры устанавливается при травлении деталей в изобретенном растворе в течение 0,5 мин и выше. При этом увеличение времени травления не сказываестя на качестве выявления прижогов. .Ю..

Рекомендуемое в данном способе максимальное время травления — 2 мин является достаточным для того, чтобы протравить поверхность любой крупногабаритной детали.

Введение в травильный раствор труднорастворимого оксалата цинка затрудняет образование темного налета оксидов железа на поверхности без прижогов, так как оксалат-ионы С О

2.— образуют с катионами железа растворимый комплекс

Fe +çc о фе (с о ) )

В то же время введение оксалата цинка не оказывает влияния на выявление карбидов железа на участках поверхности с прижогами. Остающиеся на поверхности остатки темных оксидов железа, которые могут образовать ся в процессе травления, предлагается удалять (осветление) путем обработки в растворе оксалата натрия с избытком пербората натрия. При этом г 2+ катионы F6 окисляются перборат-ионами до FB по реакции

ZFe +50 +Н О =2Ft: Âoõ+2OÍ

Образующиеся катионы ГВ с оксал<:тионами образуют растворимые комплексы по реакции (1).

Способ выявления прижогов на крупногабаритных деталях иэ низколегированных высокопрочных. сталей включает следующие операции: травление в растворе персульфата аммония, насыщенном оксалатом цинка, промывка в воде, осветление в растворе оксалата натрия, насыщенном перборатом натрия, промывка в воде, контроль, и его реализуют следующим образом: детали после обезжиривания погружают в ванну с травильным раствором, 35 затем вынимают из нее и промывают в холодной проточной воде, после промывки детали погружают в ванну с раствором для осветления, затем их снова промывают холодной проточной водой, промытые детали подвергают визуальному осмотру контроль). Места прижогов выявляют в виде темных пятен на светло-сером фоне основной беэ прижогов поверхности стали.

Пример 1. Травление в растворе следующего состава, г/л:

Персульфат аммония 100

Оксалат цинка До насыщения

Время травления 0,5 мин. Промывка в-холодной проточной воде. Освет-. ление в растворе следующего состава, г/л:

Оксалат натрия 50

55 Перборат натрия До насыщения

Время осветления 0,5 мин. Промывка в холодной проточной воде.

Контроль поверхности детали путем визуального осмотра: места прижогов выявляют в виде темных пятен на светло-сером фоне поверхности без прижогов .

Пример 2. Травление в растворе следующего состава, г/л:

876788

Продолжение таблицы

Относительное

5 сужение, ф,Ъ

49,8

Сопротивление коррозионному растрескиванию

10 в 2 О+ Н 250 .

+30 г/л НОС6 при напряжении

145 кг/мм время до рас15 трескивания в минутах

20 формула изобретения

Сво

60

170,6

Относительное удлинение, d,Ъ

65

Персульфат аммония 80

Оксалат цинка До насыщения

Время травления 1 мий. Промывка в холодной проточной воде. Осветление в растворе следующего состава, г/л:

Оксалат натрия 45

Перборат натрия До .насыщения

Время осветления 0,75 мин. Промывка в холодной проточной воде, Контроль поверхности путем визуального осмотра: места прижогов выявляют в виде темных пятен на светло-сером фоне поверхности без прижогов.

Пример 3. Травление в растворе следующего состава, г/л:

Персульфат аммония 60

Оксалат цинка До насыщения

Время травления 2 мин. Промывка в холодной проточной воде. Осветление в растворе следующего состава, г/л: 25

Оксалат натрия 40

Перборат натрия До насыщения

Время осветления 1 мин.Промывка в хо— лодной проточной воде. Контроль пОверхности путем визуального осмотра: места прижогов выявляют в виде темных пятен на светло-сером фоне поверхности без прижогов.

При травлении деталей в растворах персульфата аммония с добавкой оксалата цинка (примеры 1-3) высокопрочные стали при напряжении 145 кг/мм ие обнаруживают коррозионного растрескивания в течение 48 ч (4 ). . 40

Травление в растворе персульфата аммония с добавкой оксалата цинка не вызывает ухудшения механических свойств и не понижает, а даже повыша- 45 ет сопротивление коррозионному растрескиванию высокопрочных сталей.

Результаты исследования этих свойств после травления образцов в растворе, состав которого приведен в 50 примере 1, представлены в таблице..Предел прочности, бВ, кг/мм 171

М

После травления в течение 10 мин.

Механические характеристики стальных образцов определяют на универсальной испытательной машине УММ-5 при скорости нагружения 1 мм/мин.

Использовали стандартные образцы диаметром 5 мм, длиной рабочей части

50 мм с чистотой поверхности 8.

При наличии прижогов на деталях из высокопрочных сталей, работающих при знакопеременных нагрузках, долговечность уменьшается в несколько раз.

Экономический эффект от предлагаемого способа достигается за счет повышения надежности и долговечности работы деталей из высокопрочных сталей более 100 тыс. руб. в год.

1. Способ обработки стали, вклю:чающий травление в растворе, содержащем персульфат аммония и осветление, отличающийся тем, что, с целью улучшения механических свойств поверхности, в травильный раствор дополнительно вводят оксалат цинка, а осветление, проводят в растворе, содержащем перборат натрия и оксалат натрия.

2. Раствор для травления стали, содержащий персульфат аммония, о т л и ч а ю шийся тем, что он дополнительно содержит оксалат цинка при следующем соотношении компонентов, г/л:

Персульфат аммония 60-100

Оксалат цинка До насыщения

3. Раствор для осветления стали, содержащий перборат натрия, о т л ич а ю шийся тем, что он дополнительно содержит оксалат натрия при следующем соотношении компоне тов, .г/л:

876788

Составитель М.щербакова

Редактор М.Ткач Техред Т.Маточка Корректор М.Пожо

Заказ 9523/36 Тираж 1051 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

Перборат натрия До насыщения

Оксалат натрия 40-50

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 336565, кл. G 01 N 1/32, 1972.

2. Алексеенко М.Ф. и Демин H.Ã.

Выявление прижогов на зубчатых кол сах. — "Авиационная промышленность", 1968, М 8, с.33-34.

3. Патент США М 3738867, кл.134-2, опублик. 1973.

4. Ажогин Ф.Ф. Коррозионное растрескивание и защита высокопрочных сталей. М., "Металлургия", 1974, .57.