CN101665863B

CN101665863B - 环保型水溶性淬火液

Info

Publication number: CN101665863B
Application number: CN2009100359776A
Authority: CN
Inventors: 巩曰道
Original assignee: Yangzhou Hengwang Hardware Machinery Co Ltd
Current assignee: Yangzhou Hengwang Hardware Machinery Co Ltd
Priority date: 2009-10-15
Filing date: 2009-10-15
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2029-10-15
Also published as: CN101665863A

Abstract

本发明涉及一种环保型水溶性淬火液，适用于碳钢和合金钢工件的淬火，属于淬火介质技术领域，本发明是在以水为淬火介质基础上的改进，在水中加入溶解一定配比的氯化钠、氯化钾和硝酸钠，当高温工件浸入该冷却介质后，在蒸汽膜阶段析出盐的晶体并立即爆裂，将蒸汽膜破坏，工件表面的氧化皮也被炸碎，这样可以提高介质在高温区的冷却能力，通过调整水溶液的浓度，可以得到近于水，或介于水、油之间，以及相当于油或者更慢的冷却速度，以满足不同材料和工件的淬火要求；本发明水性淬火剂无毒，无烟，无腐蚀性，不燃烧，使用安全，无环境污染；用本发明取代机油淬火可降低工艺成本约80％，且工件清洁卫生，有一定防锈能力。

Description

环保型水溶性淬火液

技术领域

本发明涉及一种环保型水溶性淬火液，适用于碳钢和合金钢工件的淬火，属于淬火介质技术领域。

背景技术

弹簧在热处理生产过程中，经常发现部分钢种如使用油冷却，其淬透性差，淬火硬度较低，晶粒度检查达不到标准的要求。而产品质量的提高与热处理质量有着密切的关系，由于油的冷却速度慢，难以满足淬透要求。而采用水冷却速度快，工件易淬透但容易产生裂纹。

对同一批次的材料按正常的热处理方法进行同等的热处理，再分别采用水和油两种淬火介质的冷却，经过对金相组织、晶粒度级别，表面硬度，芯部硬度及其抗拉强度、冲击韧性等多项测试的对比，可以看出，采用油介质淬火的材料芯部明显产生了针状和块状铁素体；而采用水性介质淬火的材料芯部未出现明显针状和块状铁素体，油淬材料的金相为60％的回火屈氏体，而水淬材料的金相为75％以上的回火屈氏体，对比试验后，水淬火明显优于油淬火，但也有缺陷，不能控制和达到理想的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种环保型水溶性淬火液，解决现有采用油介质淬火的材料芯部明显产生针状和块状铁素体，金相为60％的回火屈氏体，而水淬材料的金相为75％以上的回火屈氏体，对比试验后，水淬火明显优于油淬火，但有缺陷，不能控制和达到理想的要求；通过本发明既能满足材料的淬透性又能控制材料的淬透性而使材料不产生裂纹。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种环保型水溶性淬火液，其特征是，所述的淬火液由水、氯化钠、氯化钾和硝酸钠组成，配比的氯化钠、氯化钾和硝酸钠溶解在水中，其质量百分比氯化钠为9～13％，氯化钾为8～15％，硝酸钠为7～10％，余下为水及其杂质。

所述使用淬火液的工件淬火温度为800～870℃。

所述淬火液的温度为20～70℃。

本发明是对以水为淬火介质的改进，在水中加入溶解一定配比的氯化钠、氯化钾和硝酸钠，当高温工件浸入该冷却介质后，在蒸汽膜阶段析出盐和碱的晶体并立即爆裂，将蒸汽膜破坏，工件表面的氧化皮也被炸碎，这样可以提高介质在高温区的冷却能力，本发明适用作为碳钢及合金结构钢工件的淬火介质；通过调整水溶液的浓度，可在很大范围内调整其冷却能力，可以得到近于水，或介于水、油之间，以及相当于油或者更慢的冷却速度，以满足不同材料和工件的淬火要求；本发明水性淬火剂无毒，无烟，无腐蚀性，不燃烧，使用安全，无环境污染；用本发明取代机油淬火可降低工艺成本约80％，且工件清洁卫生，有一定防锈能力；用本发明淬火时，初淬阶段冷速较快，在沸腾阶段则冷速渐慢，有利于得到马氏体，当进入对流阶段，其冷却能力比水要慢得多，从而可以减少工件淬火变形和开裂倾向。

具体实施方式

结合实施例进一步说明本发明，本发明由水和水中加入一定配比的氯化钠、氯化钾和硝酸钠组成；其质量百分比氯化钠为9～13％，氯化钾为8～15％，硝酸钠为7～10％，余下为水及其杂质；使用本淬火液的工件淬火温度为800～870℃；淬火时本淬火液的温度为20～70℃。使用本发明时，根据钢种调整溶液的浓度和温度，配制成冷却性能满足要求的水溶液，它在高温阶段冷却速度接近于水，在低温阶段冷却速度接近于油。

实际操作中，在水中加入配比的氯化钠、氯化钾和硝酸钠，质量百分比分别为氯化钠10％，氯化钾10％～15％，硝酸钠10％，使高温工件浸入该冷却介质后，在蒸汽膜阶段析出盐的晶体并立即爆裂，将蒸汽膜破坏，工件表面的氧化皮也被炸碎，这样可以提高介质在高温区的冷却能力，可用作碳钢及合金结构钢工件的淬火介质。用本发明水溶性淬火液测定了端淬试样离水冷端不同距离处冷至不同温度时的冷却速度。因此，也可以把离水冷端不同距离标成冷却速度。如果测定出不同直径钢棒在不同淬火温度的淬火介质中冷却时的速度，就可以根据钢的端淬曲线来选择热处理冷却介质。利用理想临界直径可以很方便地将某种淬火条件下的临界直径，换算成任何淬火条件下的临界直径，实际临界直径与淬火温度的关系.利用该关系即可完成上述任务。圆钢按GB/T 225进行末端淬透性试验，离试件淬火末端一定距离的洛氏硬度值按表1的规定进行试验。

表1

在本发明的水溶性淬火液中，工件在淬火介质中迅速冷却时，由于工件具有一定尺寸，热传导系数也为一定值，因此在冷却过程中工件内沿截面将产生一定温度梯度，表面和心部存在着温度差，所以本发明使用及范围(见表2)即可解决表面冷却快，内外温差最大的温差区域，防止工件的变形和开裂。

表2

水溶液淬火工艺的应用

1)、水溶液循环快速加热淬火

淬火、回火钢的强度与奥氏体晶粒大小有关，晶粒愈细，强度愈高，因而如何获得高于10级晶粒度的超细晶粒是提高钢的强度的重要途径之一。钢经过α→γ→α多次相变重结晶可使晶粒不断细化；提高加热速度，增多结晶中心也可使晶粒细化。循环快速加热淬火即为根据这个原理获得超细晶粒从而达到强化的新工艺。例如45钢，在815℃的铅浴中反复加热淬火4-5次，可使奥氏体晶粒由6级细化到12～15级；又如20CrNi9Mo钢，用3000赫芝200千瓦中频感应加热装置以11℃/s的速度加热到760℃，然后水淬，使σs由960MN/m2增加到1215MN/m2，气由1107MN/m2，增加到1274MN/m：，而延伸率保持不变，均为18％。

2)、水溶液高碳钢低温、快速、短时加热淬火

高碳钢件一般在低温回火条件下，虽然具有很高的强度，但韧性和塑性很低。为了改善这些性能，目前采用了一些特殊的新工艺。

高碳、低合金钢，采用快速、短时加热。因为高碳低合金钢的淬火加热温度一般仅稍高于Ac1点，碳化物的溶解、奥氏体的均匀化，靠延长时间来达到。如果采用快速，短时加热，奥氏体中含碳量低，因而可以提高韧性。例如T10V钢制凿岩机活塞，采用720℃预热16分钟，850℃盐浴短时加热8分钟淬火，220℃回火72分钟、使用寿命由原来平均进尺500m提高至4000m。如前所述，高合金工具钢一般采用比Ac，点高得多的淬火温度，如果降低淬火温度，使奥氏体中含碳量及合金元素含量降低，则可提高韧性。

水溶性淬火液适用范围：

这种介质在感应加热淬火冷却方面获得比较广泛的应用，多用于碳素钢、合金钢的高频、中频淬火冷却。此外，还可将本淬火剂用于整体加热工件的淬火。例如：50CrVA、51CrV4、52CrMoV4、60Si2CrVA、60Si2CrA、60Si2MnA等钢制件的淬火。

水溶性淬火液注意事项

(1)浓度控制：

为了使水溶性淬火液的浓度稳定在需要的范围内，一般采取定期补充合成淬火剂原液的办法控制介质浓度，具体时间要根据使用的频率根据经验而定。

(2)温度控制：

水溶性淬火液的使用温度应控制在20～70℃以内，可采用冷却水冷却或将淬火液循环冷却的方法进行温度控制。

Claims

1.一种环保型水溶性淬火液，其特征是，所述的淬火液由水、氯化钠、氯化钾和硝酸钠组成，配比的氯化钠、氯化钾和硝酸钠溶解在水中，其质量百分比氯化钠为9～13％，氯化钾为8～15％，硝酸钠为7～10％，余下为水及其杂质。

2.根据权利要求1所述的环保型水溶性淬火液，其特征是，所述淬火液的温度为20～70℃。