[發(fā)明專利]水性驟冷介質(zhì)及其在對金屬基材進(jìn)行驟冷中的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310573198.8
• 申請日: 2008-04-18
• 公開（公告）號: CN103643002A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: L·古恩薩魯斯;J·F·瓦科爾
• 申請（專利權(quán)）人: 好富頓技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: C21D1/60
• 分類號: C21D1/60
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 江磊

本申請是申請日為2008年4月18日、名為“水性驟冷介質(zhì)及其在對金屬基材進(jìn)行驟冷中的應(yīng)用”的發(fā)明專利申請200880117665.3的分案，要求2007年10月11日提交的美國申請11/870,457的優(yōu)先權(quán)。

發(fā)明背景

本發(fā)明涉及水性驟冷介質(zhì)，以及使用該水性驟冷介質(zhì)對金屬基材進(jìn)行驟冷的方法。

熱處理金屬基材的各種方法是已知的，包括將金屬基材加熱到較高的溫度，然后冷卻。冷卻步驟，在本領(lǐng)域中也稱為“驟冷”，通常通過將熱金屬基材浸沒到液體驟冷介質(zhì)如驟冷浴中而快速地進(jìn)行并完成，所述驟冷介質(zhì)通常是水或油。

當(dāng)驟冷介質(zhì)僅僅是水時，發(fā)生金屬基材的非常快速的冷卻。快速冷卻不適用于多種鋼，這是因為快速冷卻往往產(chǎn)生過度的應(yīng)變，使鋼材彎曲和出現(xiàn)裂紋。當(dāng)驟冷介質(zhì)是烴類油時，冷卻的速度較慢。這樣能使金屬基材具有一些所需的物理性質(zhì)，包括鋼的延展性。雖然用油驟冷提供的較慢的冷卻速度可以防止或降低金屬基材中過度的應(yīng)變，但是，這種處理經(jīng)常會帶來不利的副作用，使金屬基材不能得到充分的淬透(hardening)。

各種水性介質(zhì)可用于對金屬基材進(jìn)行驟冷，包括一種或多種聚合物。例如，美國專利第3,220,893號討論了一種驟冷介質(zhì)，該介質(zhì)包含具有氧乙烯基和高級氧化烯基團(tuán)的氧化烯聚合物，這種介質(zhì)在驟冷過程中在金屬基材表面上形成所需的覆蓋層。涂布金屬的聚合物層使得驟冷時間較短，從而導(dǎo)致金屬基材的內(nèi)部應(yīng)力最小化，金屬基材的形變最小，使金屬基材具有均勻的淬透性(hardenability)。

美國專利第3,902,929、4,826,545號和RE34119討論了含聚乙烯基吡咯烷酮的水性驟冷介質(zhì)，美國專利第4,087,290號討論了一種水性驟冷介質(zhì)，該介質(zhì)包含水溶性聚丙烯酸鹽，例如聚丙烯酸鈉，該介質(zhì)在驟冷操作的過程中形成包圍金屬基材的蒸氣覆蓋層。

通常，基于水性聚合物的驟冷介質(zhì)包含大量聚合物，例如10-15重量％，在驟冷過程中發(fā)生“拖帶(darg?out)”，其中最初形成在金屬基材周圍的聚合物涂層被除去。當(dāng)發(fā)生拖帶時，由于存在固體聚合物，驟冷介質(zhì)的粘度改變，從而需要附加步驟來清洗驟冷的金屬基材以除去金屬基材上存在的任何固體聚合物。

在本領(lǐng)域中需要的是能夠以類似于油基驟冷介質(zhì)的速率冷卻加熱的金屬基材的驟冷介質(zhì)，所述油基驟冷介質(zhì)的速率介于油和水之間，同時又能實現(xiàn)最高程度的淬透，而不會使金屬基材彎曲或產(chǎn)生裂紋。

發(fā)明內(nèi)容

一方面，本發(fā)明提供一種水性驟冷介質(zhì)，其包含：非離子型水溶性或水分散性聚乙烯基吡咯烷酮/聚乙烯基己內(nèi)酰胺共聚物；非離子型水溶性或水分散性聚合物，包括(a)取代的噁唑啉聚合物，(b)聚(氧乙烯氧化烯)二醇聚合物或(c)聚乙烯基吡咯烷酮聚合物中的一種或多種。

另一方面，本發(fā)明提供用于熱處理金屬基材的水性驟冷介質(zhì)，其包含(i)通式I的非離子型水溶性或水分散性的取代的乙烯基吡咯烷酮/乙烯基己內(nèi)酰胺共聚物，其中R、n和m如文中所定義：

(ii)一種或多種選自下組的聚合物：(a)通式II的非離子型水溶性或水分散性的取代的噁唑啉聚合物，其中R¹和p如文中所定義：

(b)通式III的聚氧乙烯/聚氧化烯聚合物，其中R²、x和y如文中所定義：

或(c)通式IV的乙烯基吡咯烷酮聚合物，其中z如文中所定義。

另一方面，本發(fā)明提供對加熱的金屬基材進(jìn)行驟冷的方法，該方法包括用一種水性驟冷介質(zhì)對加熱的金屬基材進(jìn)行驟冷，所述水性驟冷介質(zhì)包含：非離子型水溶性或水分散性聚乙烯基吡咯烷酮/聚乙烯基己內(nèi)酰胺共聚物；非離子型水溶性或水分散性聚合物，包括(a)取代的噁唑啉聚合物，(b)聚(氧乙烯氧化烯)二醇聚合物或(c)聚乙烯基吡咯烷酮聚合物中的一種或多種。

在另一方面，提供用于制備適用于金屬基材熱處理中的水性驟冷介質(zhì)的濃縮物，其包含至少約5重量％的水性驟冷介質(zhì)的混合物。

從下述發(fā)明詳述很容易了解本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點。

發(fā)明詳述