[發明專利]熱處理油組合物

在審

• 申請號: 201380014066.X
• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN104245968A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 野口賢郎;加藤雅之;市谷克實;小別所匡寬;山田正洋;高崎典大
• 申請（專利權）人: 出光興產株式會社
• 主分類號: C21D1/58
• 分類號: C21D1/58;C10M143/00;C10M169/04;C10N20/00;C10N20/02;C10N40/20;C21D9/32
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 高旭軼;孟慧嵐

技術領域

本發明涉及用于金屬材料的淬火等的熱處理油組合物。

背景技術

對于鋼材等金屬材料，為了改善其性質而實施淬火、回火、退火、正火等熱處理。這些熱處理中，淬火是將經加熱的金屬材料浸漬于冷卻劑中使之相變為規定的淬火組織的處理，通過該淬火，處理物變得非常硬。例如，若將處于奧氏體狀態的經加熱的鋼材浸漬于冷卻劑中，在上臨界冷卻速度以上的速度下進行冷卻，則可使之相變為馬氏體等淬火組織。

作為冷卻劑，通常使用油系、水系的熱處理劑。對鋼材的淬火進行說明時，在將經加熱的鋼材投入作為冷卻劑的熱處理油的情形中，冷卻速度并不恒定，通常經過三個階段。即，經由（1）鋼材被包含在熱處理油的蒸汽中的第1階段（蒸汽膜階段）、（2）蒸汽膜破裂發生沸騰的第2階段（沸騰階段）、以及（3）鋼材的溫度達到熱處理油的沸點以下，并且被對流將熱奪去的第3階段（對流階段）而被冷卻。在這三個階段中，冷卻速度是第2階段的沸騰階段為最大。

通常，對于熱處理油，冷卻速度尤其是在沸騰階段急劇上升，在處理物表面，在蒸汽膜階段和沸騰階段混雜存在的狀態下會產生極大的溫度差。繼而，伴隨該溫度差的熱收縮之差或相變的時間差導致產生熱應力、相變應力，淬火應變增大。

因此，在金屬的熱處理、尤其是淬火中，適于其熱處理條件的熱處理油的選擇是重要的，該選擇不合適時則有可能得不到充分的淬火硬度，另外還有可能發生顯著的應變。

另一方面，熱處理油根據JIS?K?2242分類為1類至3類，淬火中使用的是1類的1號油、2號油、2類的1號油、2號油。其中，在JIS?K?2242中，作為冷卻性的標準，規定了JIS冷卻曲線中的800℃至400℃的冷卻秒數，限定1類2號為4.0秒以下、2類1號為5.0秒以下、2類2號為6.0秒以下。該冷卻時間越短則冷卻性越高，熱處理物的硬度越高。通常硬度和淬火應變具有此消彼長的關系，硬度越高則淬火應變越大。

此外，在工業上，也廣泛使用H值作為顯示油劑冷卻性的指標。H值是在JIS?K?2242冷卻曲線中由800℃至300℃的冷卻時間導出。用戶為了得到目標的硬度和淬火應變而基于這種指標選擇淬火油。例如，應變成為問題的汽車用齒輪部件等的淬火中廣泛使用JIS　2類1號油。這是因為JIS　1類油使得應變變大并且取決于部件而使硬度過高的緣故。此外，還因為2類2號油雖然使應變變小但硬度卻不足的緣故。

但是，汽車用變速器、減速器等部件在大多數情況下是被大量生產，并進行所謂的群體淬火，該群體淬火中，在1個托盤（tray）堆積大量處理物，并一次性地進行淬火。此時，根據設置堆積部件的位置，硬度、應變會產生不均。例如，設置于下部的部件的硬度變高，設置于上部的部件的硬度變低等。

為了降低該群體淬火中的不均，專利文獻1中考慮了追加振動器、噴射裝置等特殊設備的方案。然而，在現有裝置中追加這種設備耗費成本，而且取決于設備存在改造困難的情況。因而期望不需進行這種設備投資、僅通過淬火油的特性即可降低該不均的技術。此外，也考慮了為了消除特性秒數的影響而通過氣體冷卻至特性溫度以下后進行油淬火的方法（專利文獻2）、或為了消除冷卻不均所致的處理物的溫度差而在剛加熱至馬氏體相變開始溫度之上時暫時將處理物從淬火油中提起進行均熱的方法（專利文獻3）等方案。但是，均較單純的油淬火更耗費成本、時間。此外，它們均是減小應變的方法，并不是減小應變不均的解決方法。

專利文獻4中，在金屬材料的淬火中，作為難以產生冷卻不均、且能夠在確保淬火處理物硬度的同時降低淬火應變的熱處理油組合物，提出了包含下述混合基礎油的熱處理油組合物，所述混合基礎油包含40℃下運動粘度為5～60mm²/s的低粘度基礎油50～95重量%、和40℃下運動粘度為300mm²/s以上的高粘度基礎油50～5重量%。但是，專利文獻5中表明，以該組成范圍適用于汽車用齒輪等時，硬度過高。

專利文獻5中提出了能夠降低群體淬火時的冷卻性的不均的淬火油，特別是可以保持與應變成為問題的汽車用變速器、減速器的部件的淬火中使用的JIS　2類1號油相同程度的冷卻性，同時還可降低群體淬火時的冷卻性的不均的淬火油組合物。具體為下述熱處理油組合物，其特征在于，含有混合基礎油，該混合基礎油包含：5質量%以上且小于50質量%的5%餾出溫度為300℃以上且400℃以下的低沸點基礎油；和超過50質量%且為95%以下的5%餾出溫度為500℃以上的高沸點基礎油。但在之后的研究中得知，取決于齒輪的形狀，該發明的組成有時未必改善淬火時的應變不均。

現有技術文獻

專利文獻