專利名稱：一種淬火劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬熱處理領(lǐng)域，具體涉及一種淬火劑。
背景技術(shù)：
為了改善例如鋼材等金屬材料的性能，需要對金屬材質(zhì)的工件進(jìn)行熱處理，常用 的熱處理工藝有淬火、回火、退火、正火等熱處理方法。其中，淬火是指將例如加熱至奧氏 體狀態(tài)的工件以臨界冷卻速度以上的速度快速冷卻至形成馬氏體等淬火組織，淬火處理 后，可以提高工件的硬度。在淬火的過程中，工件的冷卻過程一般分為三個階段，即金屬材 料被淬火介質(zhì)的蒸汽包圍的第一階段(蒸汽膜階段)、蒸汽膜破裂沸騰的第二階段(沸騰 階段)、金屬材料的溫度達(dá)到淬火介質(zhì)的沸點(diǎn)以下通過對流奪取熱量的第三階段(對流階 段)，然后被冷卻至室溫。目前，常用的淬火介質(zhì)有水性淬火劑和油性淬火劑，水性淬火劑的特點(diǎn)是在整個 冷卻過程中都具有很高的冷卻速度，在高溫冷卻階段高的冷卻速度可以促使形成晶粒細(xì) 小的工件，有利于提高工件最終的性能，但在低溫階段，過快的冷卻速度使工件的內(nèi)應(yīng)力過 大，因此容易導(dǎo)致工件開裂。與水性淬火劑相比，油性淬火劑的特點(diǎn)是整個冷卻階段的冷卻 速度慢，雖然可以防止工件在低溫階段由于內(nèi)應(yīng)力過大而導(dǎo)致開裂，但是由于高溫階段冷 卻速度較慢，因此容易導(dǎo)致工件晶粒較大，降低工件淬火后的性能。此外，傳統(tǒng)的油性淬火 劑通常以具有石油餾分的礦物油作為基礎(chǔ)油，配以添加劑而成。礦物油特有的性能決定了 在淬火時(shí)會產(chǎn)生大量的煙霧，因此容易污染環(huán)境，環(huán)保功能較差。而且，以礦物油為基礎(chǔ)的 油性淬火劑冷卻速度范圍窄。此外，礦物油的閃點(diǎn)低，容易引發(fā)火災(zāi)，使用不安全。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題在于提供淬火劑，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的淬火劑在 高溫具有快的冷卻速度，可以提高工件的性能；而在低溫時(shí)，具有慢的冷卻速度，可以防止 工件開裂。為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種淬火劑，以重量百分比計(jì)，包括聚醚13% 40%;三乙醇胺 5%;苯甲酸鈉:0· 2% ；消泡劑:0·05% 0. 5% ；余量水。優(yōu)選的，所述聚醚的重量百分含量為15% 35%。優(yōu)選的，所述聚醚的重量百分含量為20% 30%。優(yōu)選的，所述消泡劑為硅類消泡劑。優(yōu)選的，所述聚醚的分子量為30000 50000。優(yōu)選的，所述聚醚的分子量為40000 50000。
優(yōu)選的，所述水為去離子水。優(yōu)選的，所述三乙醇胺的重量百分含量為1. 5% 4. 5%。優(yōu)選的，所述苯甲酸鈉的重量百分含量為0. 3% 0. 9%。優(yōu)選的，所述消泡劑的重量百分含量為0. 06% 0. 2%。本發(fā)明提供一種淬火劑，以重量百分含量計(jì)，包括聚醚13% 40% ；三乙醇胺 5%;苯甲酸鈉0. 2% 1%;消泡劑0. 05% 0.5%;余量水。將本發(fā)明提供的淬火
劑調(diào)配成不同濃度進(jìn)行冷卻實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提供的淬火劑在400°C以上的高溫階段冷卻 速度大，因此可以使得到的工件晶粒細(xì)小，提高工件的性能；本發(fā)明提供的淬火劑在400°C 以下的低溫階段冷卻速度較慢，因此可以防止在工件內(nèi)部形成較大的內(nèi)應(yīng)力，從而達(dá)到防 止工件開裂的目的。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提供的淬火劑的冷卻曲線圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例2提供的淬火劑的冷卻曲線圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例3提供的淬火劑的冷卻曲線圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例4提供的淬火劑的冷卻曲線圖。
具體實(shí)施例方式為了進(jìn)一步了解本發(fā)明，下面對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這 些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。本發(fā)明提供一種淬火劑，以重量百分比計(jì)，包括聚醚13% 40%;三乙醇胺 5%;苯甲酸鈉0· 2% ；消泡劑:0·05% 0. 5% ；余量水。按照本發(fā)明，所述聚醚優(yōu)選使用分子量為30000 50000聚醚，更優(yōu)選使用分子量 為40000 50000的聚醚；所述聚醚的重量百分含量優(yōu)選為15% 35%，更優(yōu)選為20% 30%。聚醚的具體例子可以為金陵石化提供的牌號為PB系列的聚醚，但不限于此。按照本發(fā)明，所述消泡劑可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的消泡劑，優(yōu)選為硅類消泡 劑，具體例子可以為路博潤特種化工有限公司生產(chǎn)的LUBRIZOL 5674消泡劑，但不 限于此。本發(fā)明所述消泡劑的重量百分含量優(yōu)選為0. 05% 0. 5%，更優(yōu)選為0. 06% 0.2%。本發(fā)明所述三乙醇胺的重量百分含量優(yōu)選為1.5% 4.5%，更優(yōu)選為1.8% 4.2%。本發(fā)明所述苯甲酸鈉的重量百分含量優(yōu)選為0.3% 0.9%，更優(yōu)選為0.4% 0.8%。按照本發(fā)明，所述水優(yōu)選為去離子水。使用本發(fā)明所述的淬火劑進(jìn)行淬火時(shí)，可以根據(jù)待處理的工件將所述淬火劑稀釋 到不同濃度。具體例子可以為，將淬火劑稀釋到4wt% 6wt%的濃度，該濃度的淬火劑 優(yōu)選對材質(zhì)為牌號為45#鋼、厚度小于50mm的中小零件進(jìn)行淬火；也可以對厚度在IOOmm 以上的牌號為40Mn2鋼零件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理；也可以對調(diào)質(zhì)處理后的牌號為40Cr、40Mn2、42CrMo材質(zhì)的工件進(jìn)行表面中頻加熱淬火處理。當(dāng)將本發(fā)明提供的淬火劑稀釋到8wt% 12wt%的濃度時(shí)，可以對有效厚度 在60mm以上的40Cr、35CrMo、42CrMo材質(zhì)的工件進(jìn)行淬火處理；也可以對牌號為65Mn、 60Si2Mn、50CrV汽車板簧及彈簧進(jìn)行淬火處理。當(dāng)將本發(fā)明提供的淬火劑稀釋到13wt% 16wt%的濃度時(shí)，可以對例如中小 尺寸中高淬透性的牌號為 40Cr、35CrMo、42CrMo、65Mn、60Si2Mn、50CrV、GCrV 15、9Cr2Mo、 40CrMnMo、20CrMnTi整體淬火、滲碳淬火、碳氮共滲淬火、感應(yīng)加熱淬火。當(dāng)將本發(fā)明提供的淬火劑稀釋到18wt% 22襯％的濃度時(shí)，可以對小尺寸高淬 透性的 GCr 15、9Cr2Mo、9Cr2Mn、40CrMnMo、20CrMnTi、20CrMo、18Cr2Ni4W 整體淬火、滲碳淬 火、碳氮共滲淬火、感應(yīng)加熱淬火等。以下以具體實(shí)施例說明本發(fā)明提供的淬火劑的性能。下述實(shí)施例提供的聚醚購自金陵石化生產(chǎn)的牌號分別為PB_140(分子量為 30000)、PB-560 (分子量為40000)、PB-360 (分子量為50000)的三種聚醚。下述消泡劑購 自路博潤特種化工有限公司提供的牌號為LUBRIZOL 5674的消泡劑；三乙醇胺購自 濟(jì)南金達(dá)凱萊化工有限公司；苯甲酸鈉購自濟(jì)南鑫旺化工有限公司。本發(fā)明實(shí)施例提供的 冷卻曲線由湖南湘潭華豐儀器制造有限公司生產(chǎn)的HF-PJ-1000材料臨界溫度及聯(lián)系冷卻 曲線測試儀進(jìn)行測試。實(shí)施例1 本實(shí)施例的提供的淬火劑以重量百分比計(jì)，包括PB-140聚醚40重量份、三乙醇 胺1重量份、苯甲酸鈉1重量份、LUBRIZOL 5674消泡劑0. 05重量份、去離子水57. 95 重量份。將本實(shí)施例1提供的淬火劑加1900重量份的水稀釋到濃度為5wt%，閃點(diǎn)為不燃， 冷卻曲線測試結(jié)果如圖1所示。圖1中，曲線1為冷卻速度曲線，曲線2為冷卻時(shí)間曲線，測試溫度從850°C開始。 從圖1中可以看出，如曲線1所示，本發(fā)明提供的淬火劑在400°C以上的高溫區(qū)，最大冷卻速 度Vmax為149. 6°C /S，此時(shí)對應(yīng)的冷卻溫度TVmax為512. 1°C，也就是說淬火劑介質(zhì)在高 溫階段有高的冷卻速度，這樣有利于使晶粒細(xì)小，提高工件性能。請同時(shí)參見曲線1和曲線 2，當(dāng)冷卻到300°C時(shí)的冷卻速度為75. O0C /S，從850°C冷卻到600°C的時(shí)間為4. 6秒、冷卻 到400°C的時(shí)間為6. 0秒、冷卻到200°C的時(shí)間為9. 0秒，也就是說本實(shí)施例提供的淬火介 質(zhì)在400°C以下的低溫階段冷卻速度變慢，冷卻時(shí)間變長，因此可以減小工件的內(nèi)應(yīng)力，防 止工件開裂。使用本實(shí)施例提供的淬火劑對厚度為45mm的45#鋼板進(jìn)行淬火，淬火加熱溫度為 8400C，淬火后測量45#鋼板的硬度為HRC55，無開裂現(xiàn)象，進(jìn)行600°C回火達(dá)到技術(shù)要求。實(shí)施例2 本實(shí)施例的提供的淬火劑以重量百分比計(jì)，包括PB-560聚醚30重量份、三乙醇 胺5重量份、苯甲酸鈉0. 2重量份、LUBRIZOL 5674消泡劑0. 3重量份、去離子水64. 5 重量份。將本實(shí)施例提供的淬火劑加900重量份的水稀釋到濃度為10wt%，閃點(diǎn)為不燃，冷 卻曲線測試結(jié)果如圖2所示。圖2中，曲線1為冷卻速度曲線，曲線2為冷卻時(shí)間曲線，測試溫度從850°C開始。 從圖2中可以看出，如曲線1所示，本發(fā)明提供的淬火劑在400°C以上的高溫區(qū)，最大冷卻速
5度Vmax為121. 1°C /S，此時(shí)對應(yīng)的冷卻溫度TVmax為510. 5°C，也就是說淬火劑介質(zhì)在高 溫階段有高的冷卻速度，這樣有利于使晶粒細(xì)小，提高工件性能。請同時(shí)參見曲線1和曲線 2，當(dāng)冷卻到300°C時(shí)的冷卻速度為52°C /S，從850°C冷卻到600°C的時(shí)間為7. 4秒、冷卻到 400°C的時(shí)間為9. 2秒、冷卻到200°C的時(shí)間為13. 7秒，也就是說本實(shí)施例提供的淬火介質(zhì) 在400°C以下的低溫階段冷卻速度變慢，冷卻時(shí)間變長，因此可以減小工件的內(nèi)應(yīng)力，防止 工件開裂。使用本實(shí)施例提供的淬火劑對厚度為80mm的40Cr鋼板進(jìn)行淬火，淬火加熱溫度 為840°C，淬火后測量40Cr鋼板的硬度為HRC55，無開裂現(xiàn)象，回火采用510°C達(dá)到技術(shù)要 求。實(shí)施例3 本實(shí)施例的提供的淬火劑以重量百分比計(jì)，包括PB-560聚醚43. 5重量份、三乙 醇胺6重量份、苯甲酸鈉1. 2重量份、LUBRIZOL 5674消泡劑0. 2重量份、去離子水 99. 1重量份。將本實(shí)施例提供的淬火劑加850重量份的水稀釋到濃度為15wt%，閃點(diǎn)為不 燃，冷卻曲線測試結(jié)果如圖3所示。圖3中，曲線1為冷卻速度曲線，曲線3為冷卻時(shí)間曲線，測試溫度從850°C開始。 從圖3中可以看出，如曲線1所示，本發(fā)明提供的淬火劑在400°C以上的高溫區(qū)，最大冷卻速 度Vmax為114. 8 V /S，此時(shí)對應(yīng)的冷卻溫度TVmax為654. 2°C，也就是說淬火劑介質(zhì)在高 溫階段有高的冷卻速度，這樣有利于使晶粒細(xì)小，提高工件性能。請同時(shí)參見曲線1和曲線 2，當(dāng)冷卻到300°C時(shí)的冷卻速度為36°C /S，從850°C冷卻到600°C的時(shí)間為7. 8秒、冷卻到 400°C的時(shí)間為9. 8秒、冷卻到200°C的時(shí)間為16. 5秒，也就是說本實(shí)施例提供的淬火介質(zhì) 在400°C以下的低溫階段冷卻速度變慢，冷卻時(shí)間變長，因此可以減小工件的內(nèi)應(yīng)力，防止 工件開裂。使用本實(shí)施例提供的淬火劑對厚度為20mm的40Cr鋼板進(jìn)行淬火，淬火加熱溫度 為840°C，淬火后，測量40Cr鋼板的硬度為HRC57，無開裂現(xiàn)象，510°C回火達(dá)到技術(shù)要求。實(shí)施例4 本實(shí)施例的提供的淬火劑以重量百分比計(jì)，包括PB-360聚醚13重量份、三乙醇 胺3重量份、苯甲酸鈉1重量份、LUBRIZOL 5674消泡劑0. 2重量份、去離子水82. 8 重量份。將本實(shí)施例提供的淬火劑加400重量份的水稀釋到濃度為20wt%，閃點(diǎn)為不燃，冷 卻曲線測試結(jié)果如圖4所示。圖4中，曲線1為冷卻速度曲線，曲線3為冷卻時(shí)間曲線，測試溫度從850°C開始。 從圖4中可以看出，如曲線1所示，本發(fā)明提供的淬火劑在400°C以上的高溫區(qū)，最大冷卻 速度Vmax為111. 9°C /S，此時(shí)對應(yīng)的冷卻溫度TVmax為666. 0°C，也就是說淬火劑介質(zhì)在 高溫階段有高的冷卻速度，這樣有利于使晶粒細(xì)小，提高工件性能。請同時(shí)參見曲線1和曲 線2，當(dāng)冷卻到300°C時(shí)的冷卻速度為27°C /S，從850°C冷卻到600°C的時(shí)間為7. 6秒、冷卻 到400°C的時(shí)間為10. 2秒、冷卻到200°C的時(shí)間為20. 0秒，也就是說本實(shí)施例提供的淬火 介質(zhì)在400°C以下的低溫階段冷卻速度變慢，冷卻時(shí)間變長，因此可以減小工件的內(nèi)應(yīng)力， 防止工件開裂。使用本實(shí)施例提供的淬火劑對厚度為20mm的GCrl5鋼板進(jìn)行淬火，淬火加熱溫度 為860°C，測量GCrl5鋼板的硬度為HRC61，無開裂現(xiàn)象，淬火后在160°C低溫回火達(dá)到技術(shù)要求。 以上對本發(fā)明所提供的淬火劑進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明 的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核 心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下， 還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求
一種淬火劑，其特征在于，以重量百分比計(jì)，包括聚醚13％～40％；三乙醇胺1％～5％；苯甲酸鈉0.2％～1％；消泡劑0.05％～0.5％；余量水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淬火劑，其特征在于，所述聚醚的重量百分含量為15% 35%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的淬火劑，其特征在于，所述聚醚的重量百分含量為20% 30%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的淬火劑，其特征在于，所述消泡劑為硅類消泡劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的淬火劑，其特征在于，所述聚醚的分子量為30000 50000。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的淬火劑，其特征在于，所述聚醚的分子量為40000 50000。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的淬火劑，其特征在于，所述水為去離子水。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的淬火劑，其特征在于，所述三乙醇胺的重量百分含量為 1. 5% 4. 5%。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的淬火劑，其特征在于，所述苯甲酸鈉的重量百分含量為 0. 3% 0. 9%。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的淬火劑，其特征在于，所述消泡劑的重量百分含量為 0. 06% 0. 2%。
全文摘要
本發(fā)明提供一種淬火劑，其特征在于，以重量百分比計(jì)，包括聚醚13％～40％；三乙醇胺1％～5％；苯甲酸鈉0.2％～1％；消泡劑0.05％～0.5％；余量水。將本發(fā)明提供的淬火劑調(diào)配成不同濃度進(jìn)行冷卻實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提供的淬火劑在400℃以上的高溫階段冷卻速度大，因此可以使得到的工件晶粒細(xì)小，提高工件的性能；本發(fā)明提供的淬火劑在400℃以下的低溫階段冷卻速度較慢，因此可以防止在工件內(nèi)部形成較大的內(nèi)應(yīng)力，從而達(dá)到防止工件開裂的目的。
文檔編號C21D1/60GK101892363SQ20101024382
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月29日
發(fā)明者劉新強(qiáng), 李志偉, 聶澤龍, 齊仕全 申請人:山東卡松科技有限公司