CN102212662B - 一种特快速淬火油及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特快速淬火油及其制备方法，该组合物包含以下按重量百分数计的原料：80-97%的精制矿物油，1-10%的催冷剂，1-5%的抗氧剂，1-6%的阴离子表面活性剂。该精制矿物油在40℃时的运动粘度为6～9mm²/s；该催冷剂为油性酚醛树脂与聚丁烯的混合物；该抗氧剂为烷基化二苯胺；该阴离子表面活性剂为石油磺酸钠。本发明提供的特快速淬火油制备方法简便，得到的淬火油冷却速度极快，热氧化安定性好，使用寿命长，性能保持连续稳定；异味、烟雾、积炭少，工件带出消耗量较小；工件采用该淬火油淬火后，表面硬度高且均匀、淬硬层深、变形量小、金相组织、机械性能好，光亮性好，工件表面不黑，易清洗。

Description

一种特快速淬火油及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种特快速淬火油及其制备方法，可适用于各种低淬透性钢。  

背景技术

化学热处理是将将金属或合金工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。化学热处理利用化学反应、有时兼用物理方法改变钢件表层化学成分及组织结构，以便得到比均质材料更好的技术经济效益的金属热处理工艺。由于机械零件的失效和破坏大多数都萌发在表面层，特别在可能引起磨损、疲劳、金属腐蚀、氧化等条件下工作的零件，表面层的性能尤为重要。 

通常采用钢件渗碳淬火法可获得高碳马氏体硬化表层；合金钢件则用渗氮方法获得合金氮化物的弥散硬化表层。用这两种方法获得的钢件表面硬度分别可达HRC58～62及HV800～1200。另一途径是在钢件表面形成减磨、抗粘结薄膜以改善摩擦条件，以提高耐磨性。 

一般渗碳、渗氮、软氮化和碳氮共渗等方法，都可使钢零件在表面强化的同时，在零件表面形成残余压应力，有效地提高零件的疲劳强度。而且，还可以提高零件的抗蚀性与抗高温氧化性：例如，渗氮可提高零件抗大气腐蚀性能；钢件渗铝、渗铬、渗硅后，与氧或腐蚀介质作用形成致密、稳定的Al₂O₃、Cr₂O₃、SiO₂保护膜，提高抗蚀性及高温抗氧化性。

通常，钢件硬化的同时会带来脆化。用表面硬化方法提高表面硬度时，仍能保持芯部处于较好的韧性状态，因此它比零件整体淬火硬化方法能更好地解决钢件硬化与其韧性的矛盾。化学热处理使钢件表层的化学成分与组织同时改变，因此它比高、中频电感应、火焰淬火等表面淬火硬化方法效果更好。如果渗入元素选择适当，可获得适应零件多种性能要求的表面层。

经过这些化学热处理的钢铁零件，需要经过淬火冷却，即在高温红热状态下，奥氏体组织快速浸入具有合适的冷却速度的淬火介质（油）中，才能实现零件达到需要的各项综合机械性能，从奥氏体组织转变成马氏体，并且零件没有开裂以及保持很小的变形。

冷却性能是淬火介质重要的性能，它的好坏直接影响到淬火零件的质量，良好的冷却性能可保证淬火后的零件具有一定的硬度和合格的金相组织，可以防止零件变形和开裂。

淬火时，油的温度会瞬时升高，如果油的闪点和燃点较低，可能发生着火现象。因此淬火油应具有较高的闪点和燃点。通常闪点应比使用油温要高出60-80℃。

淬火油长期在高温和连续作业的苛刻条件下使用，要求油品具有良好的抗氧化、抗热分解和抗老化等性能，以保证油品的冷却性能和使用寿命。

油品的粘度与它的附着量、携带损失和冷却性能有一定的关系。在保证油品冷却性能和闪点的前提下，油品的粘度应尽可能小，这样既可以减少携带损失，又便于工件清洗。

油品中的过量水分会影响零件的热处理质量，造成零件软点、淬裂或变形，也可能造成油品飞溅，发生事故。因此一般规定淬火油中的含水量不超过0.05%。 

除了上述特性外，淬火油还应无毒、无味、易处理、对环境无污染，并使淬火后的工件表面光亮。

现有淬火油的缺点：

1、蒸汽膜阶段时间持续较长，会导致零件淬火冷却后：冷却不均匀，零件各部位软硬不均，淬火变形较大；且淬火后零件达不到要求的各项机械性能。

2、有效寿命短，其原因在于：

（1） 现有技术采用了受热易分解的高分子烃类作为催冷剂，国内常用聚异丁烯及其衍生物，受热直接分解以达到缩短和破坏蒸汽膜，提高冷却速度，但是分解后产物就失去了原有的这个性能。也就是说添加剂的不稳定导致现有多数淬火油的冷却性能在短期内冷却性能会发生变化。

（2）现用油基本采用传统工业润滑油的常温抗氧剂，如2,6二叔丁对甲苯酚，简称BHT，多用于液压油、齿轮油等常温工作环境的润滑油中的抗氧化添加剂，其在淬火油受高温红热零件冲击下的高温工作状态下效果非常微小，无法达到有效地抗高温氧化效果，从而使得淬火油老化很快——主要表现：短期使用过程中酸值与粘度增加很快，冷却速度迅速变慢。

发明内容

本发明的目的是提供一种特快速淬火油，该特快速淬火油冷却速度极快，热氧化安定性好，使用寿命长，性能保持连续稳定；异味、烟雾、积炭小，工件带出消耗量较小；而且，工件淬火后，表面硬度高且均匀、淬硬层深、变形量小、金相组织、机械性能好，光亮性好，工件表面不黑，易清洗。

为达到上述目的，本发明提供了一种特快速淬火油，该淬火油包含以下按重量百分数计的原料：

精制矿物油                       80-97%；

催冷剂                           1-10%；

抗氧剂                           1-5%；

阴离子表面活性剂                 1-6%；

所述的精制矿物油，40℃时的运动粘度为6～9mm²/s；

所述的催冷剂为油性酚醛树脂与聚丁烯的混合物。

所述的抗氧剂为烷基化二苯胺。

所述的阴离子表面活性剂为石油磺酸钠。

本发明还提供了一种特快速淬火油的制备方法，其包含以下具体步骤： 

步骤1，向反应器中加入精制矿物油，搅拌升温至80℃；

步骤2，上述精制矿物油保持温度，加入催冷剂，均匀搅拌至全部溶解； 

步骤3，上述混合液降温至60℃，再加入抗氧剂和阴离子表面活性剂，搅拌均匀，得到所述的特快速淬火油。

本发明提供的特快速淬火油，首先选用了油性酚醛树脂与聚丁烯的混合物作为催冷剂，其受热不会挥发，难于分解，热稳定性非常优异，因此能在长期使用过程中能持续起到破坏蒸汽膜的作用，还能起到加速冷却的作用。所以说本发明提供的特快淬火油冷速极快，蒸汽膜阶段短，高、中温冷速极快，具有超强的淬硬能力，取得非常好的冷却特性。

本发明提供的特快速淬火油，消耗量低：油带耗少，工件表面不黑，零件易清洗，从而减少了淬火油的损耗。

本发明提供的特快速淬火油加入了具有专门针对淬火油经常经受红热高温冲击工作特点的烷基化二苯胺符合高温抗氧化添加剂，能够有效抑制油品在高温工作状态下的酸性物质生成，从而达到长期使用过程中的冷却性能保持连续稳定，无异味、烟雾少、积炭少，使用寿命长，淬火后零件机械性能优良，工件淬火后，表面硬度高且均匀、淬硬层深、变形量小、金相组织、机械性能好。本发明提供的特快淬火油适用于各种低淬透性钢。

具体实施方式

以下结合具体实施例来对本发明作进一步说明，但本发明所要求保护的范围并不局限于以下实施例中所记载的范围。

实施例1

所述原料按重量百分数计，10号机械油80份，均匀搅拌升温至80℃，加入催冷剂（2402酚醛树脂及聚丁烯按重量比3：1）10份，溶解完全，降温至60℃，依次加入抗氧剂烷基化二苯胺（T534）5份，阴离子表面活性剂石油磺酸钠5份。该特快速淬火油的性能检测数据，如表一所示。

实施例2

所述原料按重量百分数计，10号机械油85份，均匀搅拌升温至80℃，加入催冷剂（2402酚醛树脂及聚丁烯按重量比3：1）10份，溶解完全，降温至60℃，依次加入抗氧剂烷基化二苯胺（T534）2份，阴离子表面活性剂石油磺酸钠3份。该特快速淬火油的性能检测数据，如表一所示。

实施例3

所述原料按重量百分数计，10号机械油90份，均匀搅拌升温至80℃，加入催冷剂（2402酚醛树脂及聚丁烯按重量比3：1）5份，溶解完全，降温至60℃，依次加入抗氧剂烷基化二苯胺（T534）2份，阴离子表面活性剂石油磺酸钠3份。该特快速淬火油的性能检测数据，如表一所示。

实施例4

所述原料按重量百分数计，10号机械油93份，均匀搅拌升温至80℃，加入催冷剂（2402酚醛树脂及聚丁烯按重量比3：1）3份，溶解完全，降温至60℃，依次加入抗氧剂烷基化二苯胺（T534）1份，阴离子表面活性剂石油磺酸钠3份。该特快速淬火油的性能检测数据，如表一所示。

表一：实施例1~5所得产品的性能指标

项目

试验方法

实施例1

实施例2

实施例3

实施例4

实施例5

比重(20℃)g/cm3

DIN 51 757

0.902

0.903

0.903

0.903

0.902

运动粘度(40℃,cSt)

DIN 51 562

10.8

10.9

10.8

10.8

10.9

铜腐蚀

1a

1a

1a

1a

1a

最高冷速 ℃/s

≥100

≥100

≥100

≥100

≥100

燃点

ISO 2592

无

无

无

无

无

闪点

ISO 2592

160

158

162

160

160

由上表可知，本发明的实施例制备的特快速淬火油具有较大温度范围内稳定性良好，可长期保存的性能。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (2)

1.一种特快速淬火油，其特征在于，该淬火油包含以下按重量百分数计的原料：

10号机械油                       80-97%；

催冷剂                           1-10%；

抗氧剂                           1-5%；

阴离子表面活性剂                 1-6%；

所述的催冷剂为油性酚醛树脂与聚丁烯的混合物，其混合比例为按重量比计3：1；；

所述的抗氧剂为烷基化二苯胺；

所述的阴离子表面活性剂为石油磺酸钠。

2.一种根据权利要求1所述的特快速淬火油的制备方法，其包含以下具体步骤：

步骤1，向反应器中加入10号机械油，搅拌升温至80℃；

步骤2，上述10号机械油保持温度，加入催冷剂，均匀搅拌至全部溶解； 

步骤3，上述混合液降温至60℃，再加入抗氧剂和阴离子表面活性剂，搅拌均匀，得到所述的特快速淬火油。