[發(fā)明專利]一種水溶性環(huán)保淬火介質(zhì)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710035043.3
• 申請日: 2007-06-01
• 公開（公告）號: CN101067161A
• 公開（公告）日: 2007-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張祖成
• 申請（專利權(quán)）人: 株洲成華實(shí)業(yè)有限公司
• 主分類號: C21D1/60
• 分類號: C21D1/60
• 代理公司: 株洲市美奇知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 肖美哲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水溶性淬火介質(zhì)，屬于熱處理淬火介質(zhì)，特別適用于鹽溶爐加熱淬火。

背景技術(shù)

目前傳統(tǒng)熱處理工序中所使用的淬火介質(zhì)為油類和自來水。油類用于中碳低合金結(jié)構(gòu)鋼，由于油的冷卻速度較慢，經(jīng)常出現(xiàn)淬火不硬或淬硬層淺等問題。采用水作為淬火介質(zhì)，由于水的特性是在高溫區(qū)和低溫區(qū)冷卻速度較快，而提高水溫又使蒸汽膜階段過快，這種工藝條件在生產(chǎn)中很難控制，即工件冷卻時，水溫過高，高溫區(qū)的冷卻速度慢，易造成硬度不足；低溫區(qū)的冷卻速度不高時，工件未形成淬火馬氏體等原因造成硬度不合格(未淬硬)，總之，由于水的特性，在生產(chǎn)中無法避免淬火工件裂紋的現(xiàn)象，同時也存在淬火硬或淬火不均(淬火軟點(diǎn))等問題，同時，目前市場也有各類水溶性淬火介質(zhì)應(yīng)用，但不能用于鹽溶爐加熱淬火。如在鹽溶爐的應(yīng)用會使淬火介質(zhì)變質(zhì)，不能進(jìn)行加熱淬火，即現(xiàn)有的水溶性淬火介質(zhì)在鹽溶爐中根本不能使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，提供一種易溶于水，冷卻特性好，受溫度變化的影響小，適用鹽溶爐使用的，不與無機(jī)鹽發(fā)生反應(yīng)，性能穩(wěn)定、無閃點(diǎn)、不燃燒、無毒、無味、無污染，可長期循環(huán)使用，適用于要求淬火、淬油的鋼種的水溶性淬火介質(zhì)。

本發(fā)明的技術(shù)方案：水溶性淬火介質(zhì)是采用分子量為15000-30000的纖維素(CMC)、氯化鈉(NaCl)、氯化鉀(KCl)和自來水四種成分進(jìn)行配制而成，其組分的重量配比為：CMC?1.2-15％，NaCl?15-30％，KCl?8-20％，H₂O?40-60％，各組分重量百分比之和為100％計；配制時，將上述原料按百分比計量加入容器內(nèi)，直至完全溶解即可；在自然溶解時也可以加以攪拌，加快溶解速度。

經(jīng)檢測：本淬火介質(zhì)密度和溫度的對照表如下：

本淬火介質(zhì)可配制成代油型和代水型兩種適用類型，其性能為：密度(20℃)為1.20g/cm²，運(yùn)動粘度(40℃)≥1600mm²/s，PH值＝7-9，外觀為無色或淡黃色微濁液體。

本發(fā)明的水溶性淬火介質(zhì)冷卻性能：具有理想的冷卻曲線，冷卻特性分布合理，冷卻速度可調(diào)幅度大，可從接近于水至接近于N32機(jī)械油之間任意調(diào)節(jié)：適應(yīng)性廣：代水能減少零件畸變、避免開裂；代油能提高零件淬火硬度；零件淬火后易清洗，無腐蝕；無毒性、無異味、無刺激、不燃燒，性能穩(wěn)定，不易老化，長期使用不變質(zhì)：適應(yīng)于要求淬火、淬油的大部分鋼種；廣泛應(yīng)用于箱式爐、鹽浴爐、網(wǎng)帶爐、高、中頻感應(yīng)加熱淬火及氣體滲碳、碳氮共滲直接淬火。同時，本淬火介質(zhì)的性能受溫度變化的影響較小，隨著介質(zhì)溫度升高，低溫區(qū)冷卻速度變慢。使用溫度范圍寬：在介質(zhì)溫度60℃時，仍具有理想的冷卻性能。不與無機(jī)鹽反應(yīng)，性能穩(wěn)定，用于鹽浴加熱淬火時，經(jīng)實(shí)驗證明：中溫鹽的帶入對介質(zhì)的冷卻性能確實(shí)有影響，但仍能使其獲得與快速淬火油相似的低溫區(qū)冷速。在一定條件下，可以解決鹽浴加熱零件油淬無法解決的問題。

本發(fā)明中采用高分子量纖維素有助于淬火時該液體在高溫時的冷卻穩(wěn)定性，防止出現(xiàn)過快的冷卻，避免淬火裂紋，提高使用性能，本淬火介質(zhì)與水的比例對滲碳鋼20Cr而言為10-14％的比例加入自來水中。在自然溶解時，加以攪拌，使之完全溶解。本淬火液在使用過程中，由于工件物帶出，水溶液的揮發(fā)等，生產(chǎn)一段時間后，淬火液會消耗一部分，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，淬火過程中，本淬火液的水溶液應(yīng)保持在10-14％的比例。每周應(yīng)根據(jù)淬火池的大小適當(dāng)添加本淬火液和水，使之淬火介質(zhì)的比例維持在10-14％左右。

本發(fā)明的工作原理：在使用過程中，使工件在淬火過程的冷卻速度介于水到油之間。當(dāng)均熱的工件淬入本產(chǎn)品混和的淬火介質(zhì)中，即進(jìn)入蒸汽膜階段，介質(zhì)冷卻稍慢。然后急速冷卻(500-600℃以上)，期速度要比油強(qiáng)得多，故可獲得比油淬火硬度和淬硬深度。在冷卻到低溫度區(qū)域時，淬火介質(zhì)在工件周圍大量析出形成一層保護(hù)薄膜附著在工件上，使之冷卻速度比水慢得多，有效的解決了水在低溫區(qū)域(馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū))冷卻速度過大的問題，避免工件開裂，減少畸變。工件繼續(xù)在淬火液中冷卻，當(dāng)工件溫度接近或達(dá)到淬火液的溫度時，附著在工件上的本淬火介質(zhì)又回溶到淬火液中。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的水溶性淬火介質(zhì)的原液在配制時取分子量為15000-30000的纖維素、氯化鈉、氯化鉀和自來水四種成分混合組成，其組份的重量配比如下：纖維素6％，氯化鈉20％，氯化鉀14％，水60％，將上述原料按百分比計量置于容器內(nèi)進(jìn)行攪拌直至完全溶解即成。采用本發(fā)明制成的淬火介質(zhì)經(jīng)試驗證明易溶于水、無閃點(diǎn)、不燃燒、無毒、無氣味、無油污，屬清潔環(huán)保產(chǎn)品，淬火區(qū)域覆蓋廣泛，本淬火液使用濃度低，可借助于對濃度和溫度的控制從而達(dá)到理想的淬火效果。