CN101892363A - 一种淬火剂 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种淬火剂，其特征在于，以重量百分比计，包括：聚醚：13％～40％；三乙醇胺：1％～5％；苯甲酸钠：0.2％～1％；消泡剂：0.05％～0.5％；余量水。将本发明提供的淬火剂调配成不同浓度进行冷却实验发现，本发明提供的淬火剂在400℃以上的高温阶段冷却速度大，因此可以使得到的工件晶粒细小，提高工件的性能；本发明提供的淬火剂在400℃以下的低温阶段冷却速度较慢，因此可以防止在工件内部形成较大的内应力，从而达到防止工件开裂的目的。

Description

一种淬火剂

技术领域

本发明涉及金属热处理领域，具体涉及一种淬火剂。

背景技术

为了改善例如钢材等金属材料的性能，需要对金属材质的工件进行热处理，常用的热处理工艺有淬火、回火、退火、正火等热处理方法。其中，淬火是指将例如加热至奥氏体状态的工件以临界冷却速度以上的速度快速冷却至形成马氏体等淬火组织，淬火处理后，可以提高工件的硬度。在淬火的过程中，工件的冷却过程一般分为三个阶段，即金属材料被淬火介质的蒸汽包围的第一阶段(蒸汽膜阶段)、蒸汽膜破裂沸腾的第二阶段(沸腾阶段)、金属材料的温度达到淬火介质的沸点以下通过对流夺取热量的第三阶段(对流阶段)，然后被冷却至室温。

目前，常用的淬火介质有水性淬火剂和油性淬火剂，水性淬火剂的特点是在整个冷却过程中都具有很高的冷却速度，在高温冷却阶段高的冷却速度可以促使形成晶粒细小的工件，有利于提高工件最终的性能，但在低温阶段，过快的冷却速度使工件的内应力过大，因此容易导致工件开裂。与水性淬火剂相比，油性淬火剂的特点是整个冷却阶段的冷却速度慢，虽然可以防止工件在低温阶段由于内应力过大而导致开裂，但是由于高温阶段冷却速度较慢，因此容易导致工件晶粒较大，降低工件淬火后的性能。此外，传统的油性淬火剂通常以具有石油馏分的矿物油作为基础油，配以添加剂而成。矿物油特有的性能决定了在淬火时会产生大量的烟雾，因此容易污染环境，环保功能较差。而且，以矿物油为基础的油性淬火剂冷却速度范围窄。此外，矿物油的闪点低，容易引发火灾，使用不安全。

发明内容

本发明要解决的问题在于提供淬火剂，与现有技术相比，本发明提供的淬火剂在高温具有快的冷却速度，可以提高工件的性能；而在低温时，具有慢的冷却速度，可以防止工件开裂。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种淬火剂，以重量百分比计，包括：

聚醚：13％～40％；

三乙醇胺：1％～5％；

苯甲酸钠：0.2％～1％；

消泡剂：0.05％～0.5％；

余量水。

优选的，所述聚醚的重量百分含量为15％～35％。

优选的，所述聚醚的重量百分含量为20％～30％。

优选的，所述消泡剂为硅类消泡剂。

优选的，所述聚醚的分子量为30000～50000。

优选的，所述聚醚的分子量为40000～50000。

优选的，所述水为去离子水。

优选的，所述三乙醇胺的重量百分含量为1.5％～4.5％。

优选的，所述苯甲酸钠的重量百分含量为0.3％～0.9％。

优选的，所述消泡剂的重量百分含量为0.06％～0.2％。

本发明提供一种淬火剂，以重量百分含量计，包括聚醚：13％～40％；三乙醇胺：1％～5％；苯甲酸钠：0.2％～1％；消泡剂：0.05％～0.5％；余量水。将本发明提供的淬火剂调配成不同浓度进行冷却实验发现，本发明提供的淬火剂在400℃以上的高温阶段冷却速度大，因此可以使得到的工件晶粒细小，提高工件的性能；本发明提供的淬火剂在400℃以下的低温阶段冷却速度较慢，因此可以防止在工件内部形成较大的内应力，从而达到防止工件开裂的目的。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的淬火剂的冷却曲线图；

图2为本发明实施例2提供的淬火剂的冷却曲线图；

图3为本发明实施例3提供的淬火剂的冷却曲线图；

图4为本发明实施例4提供的淬火剂的冷却曲线图。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明提供一种淬火剂，以重量百分比计，包括：

聚醚：13％～40％；

三乙醇胺：1％～5％；

苯甲酸钠：0.2％～1％；

消泡剂：0.05％～0.5％；

余量水。

按照本发明，所述聚醚优选使用分子量为30000～50000聚醚，更优选使用分子量为40000～50000的聚醚；所述聚醚的重量百分含量优选为15％～35％，更优选为20％～30％。聚醚的具体例子可以为金陵石化提供的牌号为PB系列的聚醚，但不限于此。

按照本发明，所述消泡剂可以为本领域技术人员熟知的消泡剂，优选为硅类消泡剂，具体例子可以为路博润特种化工有限公司生产的

5674消泡剂，但不限于此。本发明所述消泡剂的重量百分含量优选为0.05％～0.5％，更优选为0.06％～0.2％。本发明所述三乙醇胺的重量百分含量优选为1.5％～4.5％，更优选为1.8％～4.2％。本发明所述苯甲酸钠的重量百分含量优选为0.3％～0.9％，更优选为0.4％～0.8％。按照本发明，所述水优选为去离子水。

使用本发明所述的淬火剂进行淬火时，可以根据待处理的工件将所述淬火剂稀释到不同浓度。具体例子可以为，将淬火剂稀释到4wt％～6wt％的浓度，该浓度的淬火剂优选对材质为牌号为45#钢、厚度小于50mm的中小零件进行淬火；也可以对厚度在100mm以上的牌号为40Mn2钢零件进行调质处理；也可以对调质处理后的牌号为40Cr、40Mn2、42CrMo材质的工件进行表面中频加热淬火处理。

当将本发明提供的淬火剂稀释到8wt％～12wt％的浓度时，可以对有效厚度在60mm以上的40Cr、35CrMo、42CrMo材质的工件进行淬火处理；也可以对牌号为65Mn、60Si2Mn、50CrV汽车板簧及弹簧进行淬火处理。

当将本发明提供的淬火剂稀释到13wt％～16wt％的浓度时，可以对例如中小尺寸中高淬透性的牌号为40Cr、35CrMo、42CrMo、65Mn、60Si2Mn、50CrV、GCrV15、9Cr2Mo、40CrMnMo、20CrMnTi整体淬火、渗碳淬火、碳氮共渗淬火、感应加热淬火。

当将本发明提供的淬火剂稀释到18wt％～22wt％的浓度时，可以对小尺寸高淬透性的GCr15、9Cr2Mo、9Cr2Mn、40CrMnMo、20CrMnTi、20CrMo、18Cr2Ni4W整体淬火、渗碳淬火、碳氮共渗淬火、感应加热淬火等。

以下以具体实施例说明本发明提供的淬火剂的性能。

下述实施例提供的聚醚购自金陵石化生产的牌号分别为PB-140(分子量为30000)、PB-560(分子量为40000)、PB-360(分子量为50000)的三种聚醚。下述消泡剂购自路博润特种化工有限公司提供的牌号为5674的消泡剂；三乙醇胺购自济南金达凯莱化工有限公司；苯甲酸钠购自济南鑫旺化工有限公司。本发明实施例提供的冷却曲线由湖南湘潭华丰仪器制造有限公司生产的HF-PJ-1000材料临界温度及联系冷却曲线测试仪进行测试。

实施例1：

本实施例的提供的淬火剂以重量百分比计，包括：PB-140聚醚40重量份、三乙醇胺1重量份、苯甲酸钠1重量份、

5674消泡剂0.05重量份、去离子水57.95重量份。将本实施例1提供的淬火剂加1900重量份的水稀释到浓度为5wt％，闪点为不燃，冷却曲线测试结果如图1所示。

图1中，曲线1为冷却速度曲线，曲线2为冷却时间曲线，测试温度从850℃开始。从图1中可以看出，如曲线1所示，本发明提供的淬火剂在400℃以上的高温区，最大冷却速度Vmax为149.6℃/S，此时对应的冷却温度TVmax为512.1℃，也就是说淬火剂介质在高温阶段有高的冷却速度，这样有利于使晶粒细小，提高工件性能。请同时参见曲线1和曲线2，当冷却到300℃时的冷却速度为75.0℃/S，从850℃冷却到600℃的时间为4.6秒、冷却到400℃的时间为6.0秒、冷却到200℃的时间为9.0秒，也就是说本实施例提供的淬火介质在400℃以下的低温阶段冷却速度变慢，冷却时间变长，因此可以减小工件的内应力，防止工件开裂。

使用本实施例提供的淬火剂对厚度为45mm的45#钢板进行淬火，淬火加热温度为840℃，淬火后测量45#钢板的硬度为HRC55，无开裂现象，进行600℃回火达到技术要求。

实施例2：

本实施例的提供的淬火剂以重量百分比计，包括：PB-560聚醚30重量份、三乙醇胺5重量份、苯甲酸钠0.2重量份、

5674消泡剂0.3重量份、去离子水64.5重量份。将本实施例提供的淬火剂加900重量份的水稀释到浓度为10wt％，闪点为不燃，冷却曲线测试结果如图2所示。

图2中，曲线1为冷却速度曲线，曲线2为冷却时间曲线，测试温度从850℃开始。从图2中可以看出，如曲线1所示，本发明提供的淬火剂在400℃以上的高温区，最大冷却速度Vmax为121.1℃/S，此时对应的冷却温度TVmax为510.5℃，也就是说淬火剂介质在高温阶段有高的冷却速度，这样有利于使晶粒细小，提高工件性能。请同时参见曲线1和曲线2，当冷却到300℃时的冷却速度为52℃/S，从850℃冷却到600℃的时间为7.4秒、冷却到400℃的时间为9.2秒、冷却到200℃的时间为13.7秒，也就是说本实施例提供的淬火介质在400℃以下的低温阶段冷却速度变慢，冷却时间变长，因此可以减小工件的内应力，防止工件开裂。

使用本实施例提供的淬火剂对厚度为80mm的40Cr钢板进行淬火，淬火加热温度为840℃，淬火后测量40Cr钢板的硬度为HRC55，无开裂现象，回火采用510℃达到技术要求。

实施例3：

本实施例的提供的淬火剂以重量百分比计，包括：PB-560聚醚43.5重量份、三乙醇胺6重量份、苯甲酸钠1.2重量份、

5674消泡剂0.2重量份、去离子水99.1重量份。将本实施例提供的淬火剂加850重量份的水稀释到浓度为15wt％，闪点为不燃，冷却曲线测试结果如图3所示。

图3中，曲线1为冷却速度曲线，曲线3为冷却时间曲线，测试温度从850℃开始。从图3中可以看出，如曲线1所示，本发明提供的淬火剂在400℃以上的高温区，最大冷却速度Vmax为114.8℃/S，此时对应的冷却温度TVmax为654.2℃，也就是说淬火剂介质在高温阶段有高的冷却速度，这样有利于使晶粒细小，提高工件性能。请同时参见曲线1和曲线2，当冷却到300℃时的冷却速度为36℃/S，从850℃冷却到600℃的时间为7.8秒、冷却到400℃的时间为9.8秒、冷却到200℃的时间为16.5秒，也就是说本实施例提供的淬火介质在400℃以下的低温阶段冷却速度变慢，冷却时间变长，因此可以减小工件的内应力，防止工件开裂。

使用本实施例提供的淬火剂对厚度为20mm的40Cr钢板进行淬火，淬火加热温度为840℃，淬火后，测量40Cr钢板的硬度为HRC57，无开裂现象，510℃回火达到技术要求。

实施例4：

本实施例的提供的淬火剂以重量百分比计，包括：PB-360聚醚13重量份、三乙醇胺3重量份、苯甲酸钠1重量份、5674消泡剂0.2重量份、去离子水82.8重量份。将本实施例提供的淬火剂加400重量份的水稀释到浓度为20wt％，闪点为不燃，冷却曲线测试结果如图4所示。

图4中，曲线1为冷却速度曲线，曲线3为冷却时间曲线，测试温度从850℃开始。从图4中可以看出，如曲线1所示，本发明提供的淬火剂在400℃以上的高温区，最大冷却速度Vmax为111.9℃/S，此时对应的冷却温度TVmax为666.0℃，也就是说淬火剂介质在高温阶段有高的冷却速度，这样有利于使晶粒细小，提高工件性能。请同时参见曲线1和曲线2，当冷却到300℃时的冷却速度为27℃/S，从850℃冷却到600℃的时间为7.6秒、冷却到400℃的时间为10.2秒、冷却到200℃的时间为20.0秒，也就是说本实施例提供的淬火介质在400℃以下的低温阶段冷却速度变慢，冷却时间变长，因此可以减小工件的内应力，防止工件开裂。

使用本实施例提供的淬火剂对厚度为20mm的GCr15钢板进行淬火，淬火加热温度为860℃，测量GCr15钢板的硬度为HRC61，无开裂现象，淬火后在160℃低温回火达到技术要求。

以上对本发明所提供的淬火剂进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种淬火剂，其特征在于，以重量百分比计，包括：

聚醚：13％～40％；

三乙醇胺：1％～5％；

苯甲酸钠：0.2％～1％；

消泡剂：0.05％～0.5％；

余量水。

2.根据权利要求1所述的淬火剂，其特征在于，所述聚醚的重量百分含量为15％～35％。

3.根据权利要求2所述的淬火剂，其特征在于，所述聚醚的重量百分含量为20％～30％。

4.根据权利要求1至3任一项所述的淬火剂，其特征在于，所述消泡剂为硅类消泡剂。

5.根据权利要求4所述的淬火剂，其特征在于，所述聚醚的分子量为30000～50000。

6.根据权利要求5所述的淬火剂，其特征在于，所述聚醚的分子量为40000～50000。

7.根据权利要求4所述的淬火剂，其特征在于，所述水为去离子水。

8.根据权利要求4所述的淬火剂，其特征在于，所述三乙醇胺的重量百分含量为1.5％～4.5％。

9.根据权利要求4所述的淬火剂，其特征在于，所述苯甲酸钠的重量百分含量为0.3％～0.9％。

10.根据权利要求4所述的淬火剂，其特征在于，所述消泡剂的重量百分含量为0.06％～0.2％。

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