CN102021280B

CN102021280B - 一种热处理油及其制备方法

Info

Publication number: CN102021280B
Application number: CN2011100028376A
Authority: CN
Inventors: 赵之玉; 李海涛; 聂泽龙; 齐仕全; 刘新强; 胡轩; 王敏; 尹振燕; 李美杰
Original assignee: SHANDONG KASONG TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: KASONG SCIENCE AND TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2031-01-07
Also published as: CN102021280A

Abstract

本发明提供了一种热处理油，包括以下重量百分比的成分：94％～99％的基础油和1％～6％复合酯，所述复合酯通过包含多元醇和二元羧酸的原料反应得到。本发明提供的热处理油冷却性能很好，具有特性温度高，高温冷速大的优点；氧化稳定性和热稳定性好，在长时间的使用过程中冷却性能变化小，使用寿命长，且淬火后热处理油不会粘附在产品上，产品的光亮性好。

Description

一种热处理油及其制备方法

技术领域

本发明金属材料的淬火领域，具体涉及一种热处理油及其制备方法。

背景技术

金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。淬火是金属热处理最重要的工艺之一，它是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又在淬火介质中以不同速度冷却的一种工艺。

淬火时，最常用的冷却介质是水溶性淬火剂和油。用水基淬火剂淬火的工件，容易得到高的硬度和光洁的表面，不容易产生淬不硬的软点，但却易使工件变形严重，严重时发生开裂。用油作淬火介质时，虽然工件不易变形，但是存在工件淬火后得不到所期望的硬度问题。一般解决工件使用淬火油淬火后工件硬度的方法是使用蒸汽膜破裂剂，现在市售产品大多以聚异丁烯、乙烯丙烯共聚物、石油树脂为蒸汽膜破裂剂，但是这些物质的热稳定性差，使用过程中易断裂为小分子物质，从而影响冷速。中国发明专利CN02801474揭示了一种热处理油，由混合的低运动黏度基础油和高运动黏度基础油混合而成，其中加有蒸汽膜破裂剂聚丁烯5％。该油品的变形量较小，但是聚丁烯在长时间的使用中易分解，导致冷速变化，从而达不到所需的硬度。

沥青的热稳定性与冷却性能很好，但是易于粘附在工件上造成工件淬火后光亮性较差。如中国发明专利92104042公开了一种快速淬火油，由基础油和催冷剂、光亮剂、抗氧剂构成。其蒸汽膜破裂剂为丙烷沥青。该油品冷速稳定，但是沥青易吸附在工件表面造成工件热处理后光亮性不足。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种热处理油，具有很高的冷却性能、氧化稳定性和热稳定性，且淬火后产品的光亮性好。本发明还提供该热处理油的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种热处理油，包括以下重量百分比的成分：

94％～99％的基础油和1％～6％的复合酯，所述复合酯通过包含多元醇和二元羧酸的原料反应得到。

作为优选，所述基础油为矿物油、聚α烯烃合成油中的一种或两种的组合物。

作为优选，所述基础油40℃下运动黏度为7mm²/s～60mm²/s。

作为优选，所述复合酯40℃运动黏度为1000mm²/s～50000mm²/s。

作为优选，所述多元醇和二元羧酸的质量比为3～5∶2～6。

作为优选，所述原料还包括一元羧酸或一元醇，或还同时包括一元羧酸和一元醇。

作为优选，所述多元醇为新戊二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、三羟甲基丁烷、季戊四醇酯、双季戊四醇酯中的一种或几种。

作为优选，所述二元羧酸为草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸中的一种或几种。

作为优选，所述一元羧酸为新庚酸、新辛酸、新壬酸、异壬酸、新癸酸中的一种或几种。

作为优选，所述一元醇为己醇、辛醇、癸醇、月桂醇中的一种或几种。

作为优选，所述原料还包括一元羧酸时，多元醇、二元羧酸和一元羧酸的质量比为3～5∶2～6∶1～4。

作为优选，所述原料还包括一元醇时，多元醇、二元羧酸和一元醇的质量比为3～5∶2～6∶1～3。

作为优选，所述原料还同时包括一元羧酸和一元醇时，多元醇、二元羧酸、一元羧酸和一元醇的质量比为3～5∶2～6∶1～3∶1～2。

一种热处理油的制备方法，包括：

a)将包含多元醇和二元羧酸的原料混合反应生成复合酯；

b)将占重量百分比94％～99％的基础油和1％～6％的复合酯混合即得到产品。

本发明提供的热处理油包括基础油和作为蒸汽膜破裂剂的复合酯，冷却性能很好，具有特性温度高，高温冷速大的优点；氧化稳定性和热稳定性好，在长时间的使用过程中冷却性能变化小，使用寿命长，且淬火后热处理油不会粘附在产品上，产品的光亮性好。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的热处理油的冷却曲线图；

图2为本发明实施例2提供的热处理油的冷却曲线图；

图3为本发明实施例3提供的热处理油的冷却曲线图；

图4为本发明实施例3提供的热处理油的新油与使用半年的油的冷却性能对比曲线图。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例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。

本发明提供一种用于淬火的热处理油，包括94％～99％的基础油和1％～6％蒸汽膜破裂剂。

基础油优选为矿物油、聚α烯烃合成油中的一种或两种的组合物。基础油的40℃运动黏度低于7mm²/s时，闪点较低，容易出现着火的危险；超过60mm²/s时，复合酯对基础油的冷速提高不明显，因此本发明优选使用40℃下运动黏度为7mm²/s～60mm²/s的基础油。

本发明中蒸汽膜破裂剂采用复合酯，复合酯通过包含多元醇和二元羧酸的原料反应得到。优选使用40℃运动黏度为1000mm²/s～50000mm²/s的复合酯，多元醇和二元羧酸的质量比为3～5∶2～6。

生成复合酯的反应物还包括其它的组合：多元醇、二元羧酸和一元羧酸，质量比优选为3～5∶2～6∶1～4；多元醇、二元羧酸和一元醇，质量比优选为3～5∶2～6∶1～3；多元醇、二元羧酸、一元羧酸和一元醇，质量比优选为3～5∶2～6∶1～3∶1～2。

多元醇可为新戊二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、三羟甲基丁烷、季戊四醇酯、双季戊四醇酯中的一种或几种。

二元羧酸为草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸中的一种或几种。

一元羧酸为新庚酸、新辛酸、新壬酸、异壬酸、新癸酸中的一种或几种。

一元醇为己醇、辛醇、癸醇、月桂醇中的一种或几种。

实施例1：

本实施例提供的热处理油包括：基础油99重量份、复合酯1重量份。其中基础油为矿物油；复合酯为质量比为3∶5∶3的新戊二醇、草酸和新庚酸反应得到。

将制备的热处理油做冷却性能测试，测试结果如图1所示，图1为本发明实施例1提供的热处理油的冷却曲线图。

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，本发明提供的热处理油在400℃以上的高温区，最大冷却速度Vmax为90.7℃/s，此时对应的冷却温度TVmax为638.0℃，也就是说热处理油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。当冷却到300℃时的冷却速度为7.0℃/s，从850℃冷却到600℃的时间为7.0s、冷却到400℃的时间为13.7s、冷却到200℃的时间为55.0s，可见本实施例提供的热处理油在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热处理油对外径面为150mm的GGr15轴承钢进行淬火，淬火加热温度为840℃，淬火后测量GGr15轴承钢的硬度为HRC64，无开裂现象，且光亮性好，进行180℃回火达到技术要求。

实施例2：

本实施例提供的热处理油包括：基础油97重量份、复合酯3重量份。其中基础油为聚α烯烃合成油；复合酯为质量比为4∶5∶2的三羟甲基乙烷、丙二酸和己醇反应得到。

将制备的热处理油做冷却性能测试，测试结果如图2所示，图2为本发明实施例2提供的热处理油的冷却曲线图。

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，本发明提供的淬火油在400℃以上的高温区，最大冷却速度Vmax为100.8℃/s，此时对应的冷却温度TVmax为663.7℃，也就是说热处理油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。当冷却到300℃时的冷却速度为7.0℃/s，从850℃冷却到600℃的时间为6.1s、冷却到400℃的时间为12.4s、冷却到200℃的时间为53.5s，可见本实施例提供的热处理油在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热处理油对截面为15mm的65Mn弹簧钢进行淬火，淬火加热温度为830℃，淬火后测量65Mn弹簧钢的硬度为HRC60，无开裂现象，且光亮性好，进行480℃回火达到技术要求。

实施例3：

本实施例提供的热处理油包括：基础油95重量份、复合酯5重量份。其中基础油为矿物油；复合酯为质量比为3∶4∶2∶1的季戊四醇酯、丁二酸、新辛酸和月桂醇反应得到。

将制备的热处理油做冷却性能测试，测试结果如图3所示，图3为本发明实施例3提供的热处理油的冷却曲线图。

图3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105.5℃/s，此时对应的冷却温度TVmax为667.3℃，也就是说热处理油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。当冷却到300℃时的冷却速度为7.0℃/s，从850℃冷却到600℃的时间为5.8s、冷却到400℃的时间11.9s、冷却到200℃的时间为53.3s，可见本实施例提供的热处理油在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热处理油对截面为15mm的60Si2Mn弹簧钢进行淬火，淬火加热温度为870℃，淬火后测量60Si2Mn弹簧钢的硬度为HRC60，无开裂现象，且光亮性好，回火采用460℃达到技术要求。

本实施例制备的热处理油连续使用半年后，再对其做冷却性能测试，请参考图4，图中曲线A1、曲线A2表示本发明所提供热处理油的新油的冷却性能，曲线B 1、曲线B2表示使用半年后的油的冷却性能，由比较可知，本发明所提供的热处理油的稳定性高，不易分解，使用寿命长。而一般的热处理油连续使用半年后，其冷却性能会大大下降。

本发明所提供的热处理油与市面上最常见的淬火油相比，不但最大冷速大、特性温度高，且工件变形量小，淬火后产品的光亮性好；该油使用寿命长，长时间高温使用不分解，带出量少，经济实用。

以上对本发明所提供的一种热处理油及其制备方法进行了详细介绍。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

1.一种组合物在作为热处理油方面的应用，其特征在于，所述组合物包括以下重量百分比的成分：

94％～99％的基础油和1％～6％的复合酯，所述复合酯通过包含多元醇和二元羧酸的原料反应得到；

所述基础油为矿物油、聚α烯烃合成油中的一种或两种的组合物，基础油40℃下运动黏度为7mm²/s～60mm²/s，所述复合酯40℃运动黏度为1000mm²/s～50000mm²/s，所述多元醇和二元羧酸的质量比为3～5∶2～6。

2.根据权利要求1所述的一种组合物在作为热处理油方面的应用，其特征在于，所述原料还包括一元羧酸或一元醇，或还同时包括一元羧酸和一元醇。

3.根据权利要求2所述的一种组合物在作为热处理油方面的应用，其特征在于，所述多元醇为新戊二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、三羟甲基丁烷、季戊四醇酯、双季戊四醇酯中的一种或几种。

4.根据权利要求2所述的一种组合物在作为热处理油方面的应用，其特征在于，所述二元羧酸为草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸中的一种或几种。

5.根据权利要求2所述的一种组合物在作为热处理油方面的应用，其特征在于，所述一元羧酸为新庚酸、新辛酸、新壬酸、异壬酸、新癸酸中的一种或几种。

6.根据权利要求2所述的一种组合物在作为热处理油方面的应用，其特征在于，所述一元醇为己醇、辛醇、癸醇、月桂醇中的一种或几种。

7.根据权利要求3至5中任一项所述的一种组合物在作为热处理油方面的应用，其特征在于，所述原料还包括一元羧酸时，多元醇、二元羧酸和一元羧酸的质量比为3～5∶2～6∶1～4。

8.根据权利要求3、4或6所述的一种组合物在作为热处理油方面的应用，其特征在于，所述原料还包括一元醇时，多元醇、二元羧酸和一元醇的质量比为3～5∶2～6∶1～3。

9.根据权利要求3至6中任一项所述的一种组合物在作为热处理油方面的应用，其特征在于，所述原料还同时包括一元羧酸和一元醇时，多元醇、二元羧酸、一元羧酸和一元醇的质量比为3～5∶2～6∶1～3∶1～2。