способ термической обработки высокочистого железа

Классы МПК:C21D6/00 Термообработка сплавов на основе железа
C23C8/20 карбюризация
C23C22/50 обработка железа или сплавов на его основе
Автор(ы):, , , , , , , ,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2009-12-21
публикация патента:

Изобретение относится к технологии термической обработки высокочистого железа. Для снижения коэффициента линейного расширения железных изделий обработку чистого железа осуществляют циклически, каждый цикл включает две стадии: сначала нагрев ведут до 900-1000°С, выдерживают в среде бондюжского карбюризатора 0,5-1 ч и охлаждают на воздухе, затем - до 900-1000°С с выдержкой на воздухе 5-15 мин и охлаждают в холодной воде, а количество циклов составляет до пяти. 1 ил., 1 табл.

способ термической обработки высокочистого железа, патент № 2418865

Формула изобретения

Способ химико-термической обработки чистого железа, включающий нагрев железа до температуры магнитного превращения, выдержку в среде бондюжского карбюризатора и охлаждение, отличающийся тем, что обработку чистого железа осуществляют циклически, каждый цикл включает две стадии: сначала нагрев ведут до 900-1000°С, выдерживают в среде бондюжского карбюризатора 0,5-1 ч и охлаждают на воздухе, затем - до 900-1000°С с выдержкой на воздухе 5-15 мин и охлаждают в холодной воде, а количество циклов составляет до пяти.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии и машиностроению, в частности к технологии термической обработки высокочистого железа, и может быть использовано для снижения коэффициента линейного расширения (КЛР) железных изделий.

Известен способ термической обработки железа, заключающийся в длительном нагреве при 870-890°С, выдержке и последующем охлаждении с печью. Применение такой обработки высокочистого железа направлено на развитие процесса рекристаллизационного выравнивания монокристаллов [1]. Недостатком этого способа является то, что он увеличивает коэффициент линейного расширения.

Наиболее близким аналогом является известный способ химико-термической обработки чистого железа, включающий нагрев железа до температуры магнитного превращения, выдержку в среде бондюжского карбюризатора и охлаждение [2].

Недостатком этого способа является несущественное снижение коэффициента линейного расширения.

Задачей изобретения является снижение коэффициента линейного расширения высокочистого железа при температурах испытания 150 и 300°С, что необходимо для изделий различного назначения, например, для изделий, используемых в космической технике.

Для решения поставленной задачи разработан способ термической обработки высокочистого железа включающий многократный нагрев до температуры выше магнитного превращения, выдержку и охлаждение при этом нагрев проводят при температуре 900-1000°С, а каждый цикл включает в себя две стадии: нагрев, выдержка в среде бондюжского карбюризатора 0,5-1 ч и охлаждение на воздухе, нагрев, выдержка 5-15 мин и охлаждение в холодную воду, количество циклов до 5.

Многократная термическая обработка высокочистого железа в интервале температур 900-1000°С в бондюжском карбюризаторе и на воздухе с выдержками 0,5-1 ч и 5-15 мин при этих температурах и последующее охлаждение на воздухе и в холодную воду приводит к образованию пересыщенного раствора элементов внедрения в железе и распаду его, что обеспечивает значительное понижение коэффициента линейного расширения высокочистого железа при температурах 150 и 300°С.

При этом оптимальное число циклов составляет 5, поскольку дальнейшее увеличение числа циклов не приводит к усилению эффекта снижения КЛР при 150 и 300°С.

На чертеже представлены значения КЛР после термообработки, проводимой по известному и предлагаемому способам.

Пример. На оптическрм дифференциальном дилатометре Шевенара проводился анализ изменений коэффициента линейного расширения опытных образцов из высокочистого железа. Образцы из высокочистого железа марки 008ЖР производства ОАО «Сибэлектросталь» подвергались термической обработке, заключающейся в нагреве до 900-1000°С в бондюжском карбюризаторе с выдержкой 0,5-1 ч, на воздухе с выдержкой 5-15 мин, промежуточным и окончательным охлаждением на воздухе и в холодную воду.

Для получения сравнительных данных параллельно проводили обработку по известному способу. Результаты приведены в таблице и на чертеже.

Предлагаемый способ может быть использован для изготовления изделий приборной техники.

Влияние циклической обработки (1 цикл - цементация (влажный молотый древесный уголь, 1000°С, 1 ч, воздух) + закалка (1000°С, 3 мин, вода)) на линейное расширение железа 008ЖР
Количество циклов Коэффициент линейного расширения способ термической обработки высокочистого железа, патент № 2418865 ×10-6, град-1, температура испытания, °С
50100 150200 250300 350400 450
без обработки9,77 10,76 11,3511,97 12,59 13,3014,40 15,86 14,94
1 цикл9,1 9,07,6 9,59,1 5,79,4 12,814,1
2 цикла 9,28,5 5,28,6 7,4-0,5 6,912,4 14,1
3 цикла8,6 8,55,5 7,78,8 1,35,5 12,813,2
4 цикла 9,17,1 1,27,1 8,0-2,0 3,211,7 13,1
5 циклов9,5 7,51,2 7,98,0 -2,96,3 12,413,5

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Каменецкая Д.О. Железо высокой степени чистоты. / Д.О.Каменецкая, И.Б.Пилецкая, В.И.Ширяев. - М.: Металлургия, 1978. - 248 с.

2. Патент США № 3694269, 1972.

Класс C21D6/00 Термообработка сплавов на основе железа

способ термической обработки отливок из коррозионностойкой стали мартенситного класса -  патент 2526107 (20.08.2014)
способ термомеханической обработки сталей аустенитного класса -  патент 2525006 (10.08.2014)
способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью, ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением -  патент 2524888 (10.08.2014)
способ термической обработки жаропрочных сталей мартенситного класса -  патент 2520286 (20.06.2014)
способ термической обработки жаропрочного и жаростойкого сплава х65нвфт -  патент 2515145 (10.05.2014)
способ термической обработки жаропрочного и жаростойкого сплава х65нвфт -  патент 2514899 (10.05.2014)
способ термической обработки магнитотвердых сплавов системы железо-хром-кобальт -  патент 2511136 (10.04.2014)
состав сплава, нанокристаллический сплав на основе fe и способ его формования и магнитный узел -  патент 2509821 (20.03.2014)
способ термической обработки деформируемой коррозионно-стойкой стали 14х17н2 -  патент 2508410 (27.02.2014)
способ смягчающей термической обработки изделий из стали аустенитно-мартенситного класса марки 07х16н6 -  патент 2499842 (27.11.2013)

Класс C23C8/20 карбюризация

способ производства деталей из стальных отливок -  патент 2509162 (10.03.2014)
способ нанесения покрытий на основе карбида титана на титановые сплавы -  патент 2470090 (20.12.2012)
устройство и способ науглероживания -  патент 2429309 (20.09.2011)
способ химико-термической обработки поверхности металлических деталей -  патент 2416674 (20.04.2011)
стальной элемент, способ его термической обработки и способ его получения -  патент 2374335 (27.11.2009)
способ изготовления подложки со слоем легированного углеродом оксида титана -  патент 2321676 (10.04.2008)
многофункциональный материал со слоем легированного углеродом оксида титана -  патент 2320487 (27.03.2008)
агрегат химико-термической обработки с нагревателем в слое катализатора -  патент 2151215 (20.06.2000)
способ упрочнения низкоуглеродистых сталей -  патент 2094485 (27.10.1997)
способ химико-термической обработки стальных изделий -  патент 2061785 (10.06.1996)

Класс C23C22/50 обработка железа или сплавов на его основе

состав для обработки стальной или оцинкованной поверхности и способ его получения -  патент 2473714 (27.01.2013)
композиции и способ нанесения на поверхности металлов алкоксисилановых покрытий -  патент 2426818 (20.08.2011)
композиция для обработки поверхности металлов, действующая жидкость для обработки поверхности, способ обработки поверхности и металлический материал с обработанной поверхностью -  патент 2395622 (27.07.2010)
электролит для осаждения черных антикоррозионных оксидных покрытий на сталь -  патент 2365676 (27.08.2009)
электролит для черного оксидирования стали -  патент 2287613 (20.11.2006)
способ малореагентной пассивации оборудования из перлитных сталей -  патент 2271407 (10.03.2006)
способ пассивации оборудования и изделий, выполненных из перлитных сталей -  патент 2228388 (10.05.2004)
защитное покрытие для ослабления коррозионного растрескивания металла -  патент 2188254 (27.08.2002)
способ ослабления коррозионного растрескивания металла -  патент 2188253 (27.08.2002)
Наверх