|
Для нагрева стальных деталей под закалку и отпуск, а также для охлаждения при изотермической закалке в термических цехах применяют технические соли и их смеси, кислоты, щелочи, охлаждающие жидкости, раскислители соляных ванн и твердые карбюризаторы для цементации. Соли. Наиболее часто применяемыми солями являются следующие: для закалочных ванн (хлористый натрий, хлористый барий, углекислый натрий и т. д.), для низкотемпературных ванн (селитра и т. д.) и для цианирования (цианистый калий, цианистый натрий и т. д.). Хлористый натрий, или поваренная соль (NaCl), представляет собой бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде. Удельный вес и температура плавления хлористого натрия и других солей приведены в таблице. Хлористый натрий применяется в расплавленном виде в смеси технических солей для нагрева металла под закалку. Физические свойства солей | Наименование солей | Химическое обозначение | Удельный вес, г/см3 | Температура плавления, °С | | Углекислый барий | ВаСО3 | 3,86 | 962 | | Хлористый барий | BaCl2 | 3,86 | 962 | | Безводная бура | Na2B4O7 | 2,37 | 710 | | Цианистый калий | KCN | 1,52 | 634 | | Кровяная соль: Желтая Красная | K4Fe(CN)6 K3Fe(CN)6 | 1,93 1,93 | - - | | Нитрат натрия | NaNO2 | 2,17 | 280 | | Цианистый натрий | NaCN | - | 564 | | Натриевая силитра | NaNO3 | 2,26 | 308 | | Калиевая силитра | KNO3 | 2,11 | 333 | | Кальцинированная сода | Na2CO3 | 2,53 | 851 | | Каустическая сода | NaOH | 2,13 | 318 | | Поваренная сода | NaCl | 2,16 | 800 | Хлористый барий (ВаС12) - это бесцветные кристаллы, тоже хорошо растворимые в воде. Он используется в качестве закалочных солей, необходимых для нагрева под закалку (до 1300° С) быстрорежущих сталей. Углекислый натрий, или кальцинированная сода, представляет собой порошок белого цвета, растворяющийся в воде с выделением тепла. Он применяется в расплавленном виде для нагрева деталей под закалку и для приготовления водных растворов, используемых при промывке деталей после термической обработки. Технические закалочные соли обычно хранят в ящиках, ларях, баках и другой таре. На передовых машиностроительных заводах соли помещают в специальные резервуары с двумя или тремя отсеками, что позволяет одновременно хранить до трех различных составов солей. Смеси технических солей. На заводах в качестве нагревательных сред в соляных ваннах наибольшее распространение получили не чистые технические соли, а их смеси. Температура плавления смесей зависит от их состава. Селитры - это соли азотной кислоты. Наиболее часто применяют калиевую (KNO3) и натриевую (NaNO3) селитры,- представляющие собой бесцветные кристаллы, легко растворимые в воде. Составы солей для закаочных соляных ванн | Наименование солей | Химическое обозначение | Состав соляных смесей (°/0) по весу | Температура,°С | | плавления | рабочая | | Хлористый барии | ВаС12 | 78 | 654 | 675-900 | | Поваренная соль | NaCl | 22 | | | | Кальцинированная сода | Na2CO3 | 50 | 560 | 580 - 820 | | Хлористый калий | KCl | 50 | | | | Хлористый кальций | СаС12 | 33 | 570 | 600-870 | | Хлористый барий | ВаС12 | 33,5 | | | | Поваренная соль | NaCl | 33,5; | | | | Поваренная соль | NaCl | 35 | 620 | 650-820 | | Кальцинированная сода | Na2CO3 | 65 | | | | Поваренная соль | NaCl | 37 | 552 | 590-880 | | Хлористый калий | KCl | 41 | | | | Хлористый барий | BaCl2 | 22 | | | | Хлористый кальций | CaCl2 | 50 | 600 | 650 - 900 | | Хлористый барий | BaCl, | 50 | | |
К селитрам также относятся азотистокислый натрий - нитрат натрия NaNO2 и азотистокислый калий KNO2. Селитры и их смеси в основном используются для отпуска закаленных деталей на температуру 180-540° С. Составы селитр
| Состав смесей солей | Температура, °С | | плавления | рабочая | | 55%KNO3 + 450/0NaNO2 55%NaNO3 + 45°/0NaNO2 50%NaNO3 + 50%KNO3 50%NaNO3 + 50%KNO2 | 137 221 220 150 | 150-500 230-550 250-550 180-550 | Селитры можно применять при температуре не выше 550°С, так как выше этой температуры они разлагаются, вступая в соединение с железом. При этом реакция соединения сопровождается выделением большого количества тепла, которое может вызвать взрыв. Поэтому для нагрева выше 500°С безопаснее употреблять сплавы хлористых солей. Селитру хранят в специальном помещении в металлических ящиках, так как хранить ее в деревянной таре или мешках опасно - в случае пожара она способствует интенсивному горению и может привести к взрыву. Из цианистых солей наибольшее применение находят цианистый калий KCN, цианистый натрий NaCN и соли цианида кальция Ca(CN)2, часто называемые черным цианидом или сплавом ГИПХ. По внешнему виду эти соли представляют собой бесцветные кристаллы. Под действием влаги и двуокиси углерода воздуха они быстро переходят в углекислые соли, выделяя при этом ядовитую синильную кислоту HCN с запахом, напоминающим запах горького миндаля. В термических цехах цианистые соли используют в расплавленном виде для цианирования, т. е. насыщения поверхности стальных деталей углеродом и азотом. Соли имеют низкую температуру плавления и поэтому в чистом виде редко применяются. Для повышения температуры плавления и меньшего испарения к ним добавляют нейтральные соли - хлористый барий, поваренную соль и др. Цианистые соли ядовиты, поэтому обращение с ними и хранение их требуют соблюдения мер предосторожности и строгого выполнения инструкции по технике безопасности. Цианистые соли хранят в специальном помещении, в оцинкованных ящиках, которые должны находиться под вытяжной вентиляцией. Щелочи. Щелочь - сильное основание, обычно хорошо растворимое в воде. К щелочам относится едкий натр, едкое кали и т. д. Едкий натр, или каустическая сода, NaOH -это белая непрозрачная масса с удельным весом 2,13, хорошо растворимая в воде с выделением тепла. Температура плавления около 318° С. Едкое кали КОН тоже представляет собой белую непрозрачную массу. Удельный вес его 2,04, температура плавления 360° С. В термических цехах едкие щелочи применяют в виде водных растворов для охлаждения стальных деталей при закалке. При обращении с едкими щелочами необходимо соблюдать предосторожность и пользоваться защитной одеждой и очками. Щелочи хранят в железных барабанах, бочках и цистернах. При нагреве стальных деталей в соляных ваннах часто наблюдается обезуглероживание, т. е. выгорание углерода с поверхности металла. Для предотвращения этого явления соляные ванны подвергаются раскислению путем добавки в них раскислителей. Раскислители соляных ванн. Основными раскислителями соляных ванн являются желтая кровяная соль K4Fe(CH)6, обезвоженная бура Na2B4O7, порошок ферросилиция и т. д. Сущность действия раскислителей - удаление кислорода из расплавленных солей ванны. Раскисление ванны желтой кровяной солью производится периодически, через 2-4 часа непрерывной работы ванны. Желтой кровяной соли добавляется 0,5-1 % от веса солей ванны; ферросилиция (75% кремния)-1,0-1,5%; обезвоженной буры-2-3%. Материалы для твердых карбюризаторов. Для цементации, т. е. для насыщения поверхности стальных деталей углеродом, применяют твердые карбюризаторы (цементаторы). Карбюризаторы в основном состоят из древесного березового угля, соды и углекислого бария. | Состав | Содержание (%) по весу | Завод-изготовитель | | Древесный уголь Углекислый барий Кальцинированная сода Патока | 75-80 12-15 1-2 4-5 | Бондюжский | | Древесный уголь Чистый каменноугольный кокс Углекислый барий Кальцинированная сода Мел Патока | 55-65 20-25 6-8 3-4 2-3 4-5 | Кировский | | Древесный уголь Углекислый барий | 85-90 10-15 | - | Крупные машиностроительные заводы имеют свои установки для твердых карбюризаторов. Наиболее распространен карбюризатор Бондюжского завода. Закалочные среды. Закалку осуществляют помещением нагретой стальной детали в различные охлаждающие среды - жидкие, газообразные и реже в твердые - стальные плиты и штампы. На практике применяют различные, резко отличающиеся по своим физическим свойствам среды: воду, водные растворы солей, расплавленные соли, щелочи и минеральные масла. |
