专利名称：一种水溶性聚醚类淬火剂的制作方法
技术领域：
本发明属于金属热处理领域，具体涉及ー种水溶性聚醚类淬火剂。
背景技术：
为了提高机械产品的使用性能及寿命，充分发挥材料的潜能，人们常常要对机械零部件进行淬火热处理，为了使淬火后的金属及其合金的性能能够达到所需要求，人们ー直在研究各种淬火剂。淬火剂一方面应当有足够的冷却能力，保证エ件淬硬(得到尽可能多的马氏体)和获得一定的淬硬层深度，另ー方面也要尽量减小热应カ与组织应力的有害作用。碳钢和低合金钢淬火冷却到650°C之前，奥氏体还比较稳定，允许以较慢的速度冷却，以减少エ件因内外温差而弓I起的热应カ，在65(Γ450で范围，要求有足够快的冷却速度(超过临界冷却速度)，在低于400°C特别是在Ms点以下，则应缓慢冷却，以减少组织应力，防止过大的畸变和淬裂。 目前通过对淬火介质广泛深入的研究，已出现了种类繁多的水溶性聚合物淬火剂以适应于不同材料、不同热处理工艺要求的需要，这些水溶性淬火剂避免了原有的以水为冷却介质存在的冷却特性不理想、在马氏体转变区附近冷速过快、エ件淬火变形及开裂倾向大，以及以油为冷却介质存在的冷却速度慢，淬透性低的钢易淬不硬，污染环境、易着火、成本高、冷却速度变化范围小等缺点，但在使用中仍存在一定问题。有些聚合物淬火剂虽然价格低，但易腐败、易老化，需要经常更换淬火剂；有些聚合物淬火剂使用时易粘附在エ件表面，难于清洗，冷却特性不稳定；有些聚合物淬火剂虽有稳定性好，耐老化性强等优点，但价格昂贵，不易推广使用。
发明内容
针对现有的淬火剂存在的问题，本发明提供ー种水溶性聚醚类淬火剂，它具有特殊的冷却效应，冷却速度可调，淬透性好且均匀，从而达到改善淬火热处理后金属的物理性能的目的。同时具有材料来源广泛，造价低廉、经济实用、无毒、无污染、不易老化、不燃烧以及在马氏体区域内冷却速度适宜等优点。本发明的水溶性聚醚类淬火剂，其配方组成按重量比是水溶性聚醚こニ醇葵ニ酸单こ醇胺硝酸钠氯化钠=45:15:8:8:8:16。在使用时，需要将本发明的水溶性聚醚类淬火剂加水稀释成组成按重量百分比水溶性聚醚:Γ12%，こニ醇Γ4%,葵ニ酸O. 53 2. 13%，硝酸钠O. 53 2. 13%，氯化钠
I.06 4. 26%的溶液，同时添加有占溶液重量(Tl%的防锈剂和(Tl%的防腐剤。其中所述的水溶性聚醚是こニ醇正丙醚；
所述的防腐剂是亚硝酸钠；
所述的防锈剂是大连克诺尔清洗防腐工程有限公司生产的牌号为F731的防腐剤。与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是
本发明的淬火剂中的水溶性聚醚在淬火时在高温区析出，能在エ件表面起浸润作用，促使蒸汽膜较快破坏。当水溶性聚醚的浓度较大时，在淬火过程中能在エ件表面形成沉积膜，起着隔热层的作用，使冷却速度下降。水溶性聚醚的浓度越大则沉积膜的厚度越大，沉积膜越厚，冷却过程中第二冷却阶段开始温度越低，持续时间越长。因此，淬火剂的浓度和最大冷速、最大冷速温度、特性温度成反比，和特性时间成正比，故本发明的淬火剂的冷却速度可以通过调整水溶性聚醚的浓度实现有效调节。而沉积膜的存在使散热比较均匀，从而可消除エ件的软点，并减小エ件的内应力，防止エ件变形。测试结果表明，使用办发明的淬火剂进行淬火处理的エ件，其硬度及综合机械性能完全满足产品要求的技术条件。本发明的水溶性聚醚类淬火剂，能用于通过热加工手段获得的合金结构钢和碳素工具钢零件的可控淬火或二次加热时的可控淬火，还可用于传统淬火过程中代替水或油的马氏体淬火。本发明的水溶性聚醚类淬火剂原料来源广泛 ，造价低廉、经济实用，无毒、无污染，不易老化，不燃烧，在马氏体区域内冷却速度适宜，极具推广应用价值。
图I是采用本发明实施例1-4的水溶性聚醚类淬火剂对エ件进行淬火处理的冷却速度图。
具体实施例方式本发明的水溶性聚醚类淬火剂中各组成分为市购分析纯级试剂；
本发明实施例是采用ISO 9950标准规定的方法，使用#13x66 的InconeI 600中心偶热探头测试淬火处理的冷却速度，其结果如图I所示。实施例I
本发明的水溶性聚醚类淬火剂，其化学组成按重量比是水溶性聚醚こニ醇葵ニ酸单こ醇胺硝酸钠氯化钠=45:15:8:8:8:16。在使用吋，将本发明的水溶性聚醚类淬火剂加水稀释成组成按重量百分比水溶性聚醚3%，こニ醇1%，葵ニ酸O. 53%，硝酸钠O. 53%，氯化钠I. 06%的溶液，同时添加占溶液重量1%的防锈剂F731，1%的防腐剂亚硝酸钠。采用其对齿轮钢进行淬火处理的冷却速度如图I中的曲线I所示。实施例2
本发明的水溶性聚醚类淬火剂，其化学组成按重量比是水溶性聚醚こニ醇葵ニ酸单こ醇胺硝酸钠氯化钠=45:15:8:8:8:16。在使用吋，将本发明的水溶性聚醚类淬火剂加水稀释成组成按重量百分比水溶性聚醚5%，こニ醇I. 7%，葵ニ酸I. 12%，硝酸钠I. 12%，氯化钠2. 25%的溶液，同时添加占溶液重量O. 5%的防锈剂F731。采用其对齿轮钢进行淬火处理的冷却速度如图I中的曲线2所示。实施例3
本发明的水溶性聚醚类淬火剂，其化学组成按重量比是水溶性聚醚こニ醇葵ニ酸单こ醇胺硝酸钠氯化钠=45:15:8:8:8:16。在使用吋，将本发明的水溶性聚醚类淬火剂加水稀释成组成按重量百分比水溶性聚醚8%，こニ醇2. 7%，葵ニ酸I. 42%，硝酸钠I. 42%，氯化钠2. 84%的溶液，同时添加占溶液重量O. 5%的防腐剂亚硝酸钠。采用其对齿轮钢进行淬火处理的冷却速度如图I中的曲线3所示。实施例4
本发明的水溶性聚醚类淬火剂，其化学组成按重量比是水溶性聚醚こニ醇葵ニ酸单こ醇胺硝酸钠氯化钠=45:15:8:8:8:16。在使用吋，将本发明的水溶性聚醚类淬火剂加水稀释成组成按重量百分比水溶性聚醚12%，こニ醇4%，葵ニ酸2. 13%，硝酸钠2. 13%，氯化钠4. 26%的溶液。采用其对齿轮钢进行淬火处理的冷却速度如图I的曲线4所示，可以看出水溶性聚醚的浓度越大，淬火时冷却的速度越快。 采用本发明实施例1-4的水溶性聚醚类淬火剂对尺寸为0 18X56的40Cr齿轮钢于850°C进行淬火处理，保温30min，回火温度为520°C，然后分别采用自来水和30#机油对同样的齿轮钢进行同样的淬火处理，作为对比例，测定淬火后测试试样断面中心区域的硬度，其结果如表I所示。表I 40Cr齿轮钢在水溶性聚醚类淬火剂、自来水和30#机油中淬硬及淬透性比较
FT^摔火后■火痗
试样*捽裂猜
筹火介翁 α 淬火S輕度IHRCjB.火,S硬度(HRC) 職度平職瘦平
^Λ_調值
160 I 61 5 57 3 6.5.2 无 54 2 53 c' 49 7 4€ 3
補性聚--L---
257 6 61 5 68 7 5.5 4 モ 53. 2 48 2 49 4 50 7
_離火--------61 3 51 5
+3CS I 60 ￠2 3 56/ 无考？〗52 3 55 54 3
m .....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
468 I 59 60.5 Sl 2 无 5—12 5f5 2 48 49 O
5 65 63 I 64W: 51 54 2 4 f. 4 5 ^I 60 8 67 A 63 2 61 5 48 9 48 3 52 I 54 6
自来水 762 I O 64 S 67 3.■ 56 I 52 3 49 2 47 6 $4 1 50 θ
_________^5's,""3"62""1"654""66 7 55.452.7.48.247.....I~
^9634 65 9 66 2 67 2 Si 6 55 3獅4S 7
JO41 7 37 5 35 2 34 8无 31 9 34 I 35 I 32 5
1140 6 38 541 9 >9 I I ^ ( 38 2 36 9 54 I 33 8
3______3 3 33 9
1239 6 40 3 43 9 36 2 无31 2 34 35 §33
B 42 143 7 40 54] 2 无 31 3-1.5 33 $ 32 7
齿轮钢的一般要求淬火后HRC>55HRC，回火后HRC 41飞O。从表I可以看出，30#机油淬火中有两件没有淬透，淬火后硬度全部低于HRC 55，回火后平均硬度值低于要求的最低值；经自来水淬火，淬透性和硬度值均满足要求，但试样有开裂倾向；而采用本发明的水溶性聚醚类淬火剂淬火后的试样均满足要求。
权利要求
1.ー种水溶性聚醚类淬火剂，其特征在于化学组成按重量比为水溶性聚醚こニ醇葵ニ酸单こ醇胺硝酸钠氯化钠=45:15:8:8:8:16。
2.根据权利要求I所述的ー种水溶性聚醚类淬火剂，其特征在于所述的水溶性聚醚是こニ醇正丙醚。
3.根据权利要求I所述的ー种水溶性聚醚类淬火剂的使用方法，其特征在于需要将其稀释成溶液，并同时添加有占溶液重量(Γι%的防锈剂和(Γι%的防腐剤，稀释后的溶液组成按重量百分比水溶性聚醚Γ12%，こ二醇广4%，葵ニ酸O. 53^2. 13%，硝酸钠O. 53^2. 13%，氯化钠 I. 06 4. 26%ο
4.根据权利要求3所述的ー种水溶性聚醚类淬火剂的使用方法，其特征在于所述的防腐剂是亚硝酸钠；所述的防锈剂牌号为F731。
全文摘要
本发明属于金属热处理领域，具体涉及一种水溶性聚醚类淬火剂。本发明的水溶性聚醚类淬火剂，其配方组成按重量比是水溶性聚醚乙二醇葵二酸单乙醇胺硝酸钠氯化钠=45:15:8:8:8:16，在使用时，需要将本发明的水溶性聚醚类淬火剂加水稀释成组成按重量百分比水溶性聚醚3~12%，乙二醇1~4%，葵二酸0.53~2.13%，硝酸钠0.53~2.13%，氯化钠1.06~4.26%的溶液，同时添加有占溶液重量0~1%的防锈剂和0~1%的防腐剂。本发明的水溶性聚醚类淬火剂具有特殊的冷却效应，冷却速度可调，淬透性好且均匀。同时具有材料来源广泛，造价低廉、经济实用、无毒、无污染、不易老化、不燃烧以及在马氏体区域内冷却速度适宜等优点。
文档编号C21D1/60GK102719629SQ201210221088
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者卢日环, 张精华, 李小兵, 王漪琼, 祖国胤 申请人:东北大学