专利名称：无机高分子水溶性淬火介质及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种淬火介质，尤其是一种冷却特性分布合理、性能稳定、安全环保， 可降低成本，适用于GCrl5、GCrl5SiMn和42CrMo等轴承钢淬火的无机高分子水溶性淬火介 质及其制备方法。
背景技术：
以往，轴承行业为提高工件表面硬度，大多使用以石油为主要原料的淬火油，存在 以下问题
1.高温区冷速较慢，直径Φ40πιπι以下的GCrl5工件尚可达到质量要求， 但是直径Φ40πιπι以上的工件，就会出现淬不硬或淬硬层浅的现象；
2.使用过程油烟大、空气污染严重，不仅直接危害操作者的身心健康，而且因油烟为易 燃气体，极易发生火灾；
3.制作成本高且使用消耗量大，特别是要求工件有较高的淬火温度，工件加热时间长， 耗费电能多，加大了工件的热处理成本。为了解决淬火油所存在的问题，目前已有少数水基淬火介质，尽管环保，消除了易 发生火灾的安全隐患，但是其性能不稳定，介质使用温度范围窄(2(T50°C)，易变质、使用寿 命短，同时淬火工件容易出现裂纹等现象，致使其难以在轴承等特殊行业推广应用。
发明内容
本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种冷却特性分布合 理、性能稳定、安全环保，可降低成本，适用于GCrl5、GCrl5SiMn和42CrMo等轴承钢淬火的 无机高分子水溶性淬火介质及其制备方法。本发明的技术解决方案是一种无机高分子水溶性淬火介质，其特征在于是由聚 合氯化铝、氢氧化钠、氯化锌、氯化钾和水混合而成的波美度为圹35的水溶液，各原料质量 配比如下
聚合氯化铝59 62
浓度为10%的氢氧化钠 19 21 氯化锌1Γ16
氯化钾1广13
水余量。一种上述无机高分子水溶性淬火介质的制备方法，其特征在于依次按如下步骤进 行
a.将质量份数为59飞2的聚合氯化铝与质量份数为4(Γ50的水置于容器中搅拌至完 全溶解；
b.将质量份数为19 21、浓度为10%的氢氧化钠水溶液加入容器中搅拌均勻；
c.将质量份数为1Γ16的氯化锌先溶于质量份数为85 90的水中，再将氯化锌水溶液置于容器中搅拌均勻；
d.将质量份数为1广13的氯化钾先溶于质量份数为85 90的水中，再将氯化钾水溶液 置于容器中搅拌均勻；
e.用水调制容器中的溶液至波美度为纩35。本发明同现有技术相比，具有如下优点
1.具有理想的冷却曲线，冷却特性分布合理，淬火开始因无机高分子物质的爆膜作用， 冷却速度比水还快0. 5 ls，使蒸汽膜阶段消失，即高温区(85(T60(TC)无蒸汽膜阶段，迅速 进入快速冷却阶段，中温区(60(T300°C)仍保持很高的冷却速度(最大258°C /s)，而在低温 区(300°C以下)又迅速降低冷却速度。高温区的快速冷却能力确保了大型工件、低合金材 料获得较深的淬硬深度和较高的表面硬度；低温区低速冷却，降低了马氏体转变速度，大大 减小了淬火时的组织应力，减少了工件开裂倾向，可完全达到行业标准JB/T1255要求。而 且经专业性的力学性能指标测试，在承载负荷上优于油淬火，可显著提高特大型套圈的硬 度和硬度均勻性；
2.制作及使用过程中均无毒、无污染，不仅可以避免危害操作者的身心健康，而且因不 含易燃气体，消除可引起火灾的安全隐患；
3.可大幅度降低成本，体现在如下几个方面
a.钢材代用
在质量满足JB/T1255标准的前提下，采用传统的油淬火工艺，GCrl5滚 动体可使用到直径< 40mm，GCr 15套圈可用至有效厚度< 18mm ；而采用本发明，GCr 15 滚动体可扩展到直径彡80mm, GCr 15套圈可用至有效厚度彡45mm，可用GCrl5钢代替 GCrl5SiMn钢，性能提高，钢材成本降低；
b.以水代油
本发明同淬火油相比，制作成本每吨可降低2500元，使用过程中工件带出量极少，消 耗量显著减少；其性能稳定可靠，不易变质、发臭，使用寿命长；
c.节省电耗
淬火工件的加热温度相对降低，缩短了加热时间，节省了电能；
4.介质使用温度范围宽，在5 70°C温度范围内质量保持不变，进一步确保了热处理工 件质量；
5.无需频繁添加调整，日常使用和维护更简单、更方便。
具体实施例方式
实施例1
淬火介质的制备方法依次按如下步骤进行
a.将60公斤的聚合氯化铝与45公斤的水置于容器中搅拌至完全溶解，聚合氯化铝， 分子式为[Al2(OH)nCl6Jm, m 彡 10，η=Γ5 ；
b.再将20公斤浓度为10%的氢氧化钠水溶液加入容器中搅拌均勻；
c.将15公斤的氯化锌先溶于87公斤的水中，再将氯化锌水溶液置于容器中搅拌均
勻；
d.将12公斤的氯化钾先溶于87公斤的水中，再将氯化钾水溶液置于容器中搅拌均
勻；e.用水调制容器中的溶液至波美度为8，即可。应用例1
偏航齿圈规格PHCQ-XJ2000，材料42CrMo，基本尺寸情况为外径尺寸3030mm，宽度为 165mm，外内径为2300mm，有效厚度165 mm，重量3932kg。 处理规范 1.正火
设备RJJ-520炉，装炉量2件/炉，加热温度为880°C，保温时间180 min (保温系数 1. 05min/mm),喷雾风冷，冷却至50(T600°C，转为风冷至室温。2.调质
设备RJJ-520炉，装炉量2件/炉，加热温度为860°C，保温时间210 min (保温系数 1.27min/mm)，总加热时间为810 min。加热完毕后在本发明实施例1的淬火介质(100吨) 中串动冷却，之后在600°C回火12h。质量检测结果淬火后，硬度HRC55-56 ；回火后硬度标准要求HB^0490)。 显微组织粒状索氏体(GB/T13320-2007)。力学性能指标见下表
权利要求
1.一种无机高分子水溶性淬火介质，其特征在于是由聚合氯化铝、氢氧化钠、氯化锌、 氯化钾和水混合而成的波美度为圹35的水溶液，各原料质量配比如下聚合氯化铝59 62浓度为10%的氢氧化钠 19 21 氯化锌1Γ16氯化钾1广13水余量。
2.一种如权利要求1所述无机高分子水溶性淬火介质的制备方法，其特征在于依次按 如下步骤进行a.将质量份数为59飞2的聚合氯化铝与质量份数为4(Γ50的水置于容器中搅拌至完 全溶解；b.将质量份数为19 21、浓度为10%的氢氧化钠水溶液加入容器中搅拌均勻；c.将质量份数为1Γ16的氯化锌先溶于质量份数为85 90的水中，再将氯化锌水溶液 置于容器中搅拌均勻；d.将质量份数为1广13的氯化钾先溶于质量份数为85 90的水中，再将氯化钾水溶液 置于容器中搅拌均勻；e.用水调制容器中的溶液至波美度为纩35。
全文摘要
本发明公开一种冷却特性分布合理、性能稳定、安全环保，可降低成本的无机高分子水溶性淬火介质及其制备方法，是由聚合氯化铝、氢氧化钠、氯化锌、氯化钾和水混合而成的波美度为8~35的水溶液，各原料质量配比如下聚合氯化铝59~62，浓度为10%的氢氧化钠19~21，氯化锌14~16，氯化钾11~13，水余量。制备方法依次按如下步骤进行将聚合氯化铝与水置于容器中搅拌至完全溶解；将浓度为10%的氢氧化钠水溶液加入容器中搅拌均匀；将氯化锌先溶于水中，再将氯化锌水溶液置于容器中搅拌均匀；将氯化钾先溶于水中，再将氯化钾水溶液置于容器中搅拌均匀；用水调制容器中的溶液至波美度为8~35。
文档编号C21D1/60GK102061365SQ201110032458
公开日2011年5月18日 申请日期2011年1月30日 优先权日2011年1月30日
发明者张树起, 王元麒, 王磊, 王银环, 那铁骏 申请人:大连三金润滑油有限公司