專利名稱：一種水溶性縮糖類淬火劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬熱處理淬火劑，特別是一種含有縮糖類的淬火劑。
為了使經(jīng)熱處理后的金屬及其合金的物理性能能夠達(dá)到所需要求，人們一直在研究各種淬火劑，其中水溶性淬火劑的研究有了很大的發(fā)展，至今已提出多種水溶性有機(jī)聚合物用作淬火劑，這些水溶性有機(jī)聚合物接近油的淬火性質(zhì)卻避免了油的淬火易著火、氣味大等缺點(diǎn)，但在使用中仍存在一定問(wèn)題，其中聚乙烯醇雖價(jià)格低廉，但易腐敗、易老化，需要經(jīng)常更換淬火液;聚丙烯酸鈉需雙液冷卻，因此操作復(fù)雜不易控制;聚乙烯吡咯烷酮作為淬火介質(zhì)使用時(shí)易粘附在工件表面，難于清洗;聚丙烯酸鈉和聚乙烯吡咯烷酮使用時(shí)，膜冷階段均是在工件表面形成蒸汽膜，強(qiáng)度較低，特性時(shí)間短，工件冷卻到特性時(shí)間后，熱交換量?jī)H為30～40%，工件表面對(duì)內(nèi)部的壓力和工件內(nèi)部對(duì)表面張力不平衡，出現(xiàn)變形量大，或有開(kāi)裂傾向，聚乙基噁唑啉類(歐洲專利85304444.4)和聚迷結(jié)構(gòu)的淬火劑雖有使用濃度低，穩(wěn)定性好，工件變形量小等優(yōu)點(diǎn)，但有氣味且價(jià)格較貴，為油價(jià)格的3～4倍。
本發(fā)明的目的在于提出一種新的金屬熱處理淬火劑，它對(duì)工件有特殊的冷卻效應(yīng)，淬透性好且均勻，從而改善淬火金屬的物理性能，同時(shí)無(wú)毒無(wú)味，不燃不爆，無(wú)化學(xué)腐蝕作用，價(jià)格低廉，使用范圍廣。
本發(fā)明水溶性縮糖類淬火劑(SST)亦由羧甲基纖維素鈉鹽經(jīng)化學(xué)處理，在每個(gè)單位糖分子上加兩分子的醋酸鈉，得到羧甲基纖維素二鈉鹽，然后又與高胺化物形成配位化合物縮二醋酸鈉基己糖高胺化物，以離子態(tài)溶于水，陰離子為大分子的傳荷絡(luò)合物，其結(jié)構(gòu)式為
式中En-高胺化物(六次甲基四胺)h-配位數(shù)，等于20、21、22。
n-原天然纖維素的縮合數(shù)。
二醋酸鈉基高胺絡(luò)己糖的數(shù)均分子量為4～5萬(wàn)碳單位。
當(dāng)配位數(shù)為21時(shí)，稱為SST101，適用于合金鋼的整體淬火當(dāng)配位數(shù)為20時(shí)，稱為SST201用于碳鋼和合金鋼的表面淬火;當(dāng)配位數(shù)為22時(shí)，稱為SST301，用于碳鋼和鑄鐵的整體淬火。
本發(fā)明水溶性縮糖類淬火劑的生產(chǎn)工藝為一、由羧甲基纖維素鈉鹽CMCNa生產(chǎn)CMC2Na(1)化學(xué)原理
(CMCNa) 堿性(CMCNa)
氯乙酸鈉 (CMC2Na)(2)配料比(分子分?jǐn)?shù))CMCNa 12～13%
氯乙酸 15～16%固 堿 30～31%乙 醇 41～42%(3)按上配合比先將固堿以水溶解成30～40%溶液，加入乙醇和CMCNa在專用攪拌器內(nèi)混料40～60min投入氯乙酸再攪拌40～60min，陳化6～8h后洗滌精制。
(4)合成的CMC2Na取代度必須大于1.5，再用60～70%酒精洗至含氯化物為SST101 小于10%SST201 小于1.0%二、溶解、絡(luò)合(1)SST101配料比(分子分?jǐn)?shù))CMC2Na 15～20%H促進(jìn)劑(六次甲基酸) 65～70%亞硝酸鈉 15～20%按上述配比以水溶成適于淬火工藝濃度再將PH調(diào)至9.5～10，每噸中加入500ml～700ml TS-809殺生劑。
(2)SST201配料比(分子分?jǐn)?shù))CMC2Na30～35%H促進(jìn)劑70～75%按上述配合比以水溶成淬火工藝濃度，將PH調(diào)至9.5～10，每噸加TS-801消泡劑 300ml～400ml，TS-809殺生劑500\ml～700ml。
(3)SST301將En的配位數(shù)調(diào)至h＝22。
經(jīng)過(guò)溶解調(diào)配位數(shù)，由此得到二醋酸鈉基高胺絡(luò)己糖，其結(jié)構(gòu)是
本發(fā)明縮糖類淬火劑，由于它的化學(xué)結(jié)構(gòu)是二醋酸鈉基己糖同高胺絡(luò)合，形成傳荷絡(luò)合物，在溫差熱電場(chǎng)中，分子發(fā)生取向運(yùn)動(dòng)，在工件周圍可以形成離子膜，離子濃度背向工件方向，逐漸稀薄，因此具有良好的散熱性和導(dǎo)熱性，從而降低工件冷卻的特性溫度，增加特性冷卻時(shí)間，膜冷階段，熱交換量達(dá)到70～75%。
本發(fā)明縮糖類淬火劑的另一個(gè)特點(diǎn)是它對(duì)工件有特殊的冷卻效應(yīng)，即在馬氏體穩(wěn)定區(qū)，工件由320℃降到125℃時(shí)，該淬火劑沸騰冷段時(shí)間步長(zhǎng)僅為0.1～0.2秒，冷卻速度達(dá)800～1000℃/S，在320℃溫度之后出現(xiàn)超冷峰值，使工件表面收縮產(chǎn)生對(duì)內(nèi)部的應(yīng)力大于工件內(nèi)部相變產(chǎn)生的指向表面的張力，因而工件可以取得較好的淬透性，獲得較高的硬度和較小的變形量，不開(kāi)裂。長(zhǎng)期使用不腐敗變質(zhì)，無(wú)毒無(wú)味，不燃燒，不爆炸，價(jià)格低廉，可廣泛用于各種合金鋼、碳鋼、鑄鐵的整體淬火。
實(shí)施例一、65Mn在SST101、水、油中淬硬及淬透性試樣取材φ14彈簧鋼絲試樣尺寸φ14×52處理工藝820℃14′+390℃50′淬火后測(cè)試中間斷面的中心區(qū)域硬度并回火后測(cè)硬度。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表一(見(jiàn)下頁(yè))彈簧的一般要求淬火后HRC＞60，回火后HRC42～50。
從表一可以看出，油(N32)淬火四件中有兩件未淬透，淬火后硬度全部低于HRC60，回火后平均硬度低于要求的下限值;水淬淬透淬硬性滿足要求，但有裂紋傾向;用SST101淬火8件淬透性、淬硬性及裂紋傾向均符合要求。
二、40Cr變形試驗(yàn)試樣狀態(tài)鍛件未退火試樣數(shù)量12件處理工藝860℃12′設(shè)定溫度裝爐，于SST101、水、N32油中淬火，測(cè)量淬火前后開(kāi)口尺寸及淬火硬度，觀察裂紋情況。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表二。
表二 40Cr平均變形、相對(duì)變形及平均硬度
權(quán)利要求
1.一種水溶性縮糖類淬火劑，其特征在于淬火劑的分子結(jié)構(gòu)式為
式中En為高胺化物，h為配位數(shù)，等于20、21、22，n為原天然纖維素的縮合數(shù)，二醋酸鈉基高胺絡(luò)己糖的數(shù)均分子量為4-5萬(wàn)碳單位。
2.一種水溶性縮糖類淬火劑的生產(chǎn)工藝，其特征在于按分子分?jǐn)?shù)羧甲基纖維素鈉鹽(CMCNa)12～13%、氯乙酸15～16%、固堿30～31%、乙醇41～42%配比，先將固堿以水溶解成30～40%溶液，加入乙醇和CMCNa在專用攪拌器內(nèi)混料40～60分鐘，投入氯乙酸再攪拌40～60分鐘，陳化6～8小時(shí)后洗滌精制，再將取代度必須大于1.5的粗CMC2Na，用60～70%酒精洗至氯化物為SST101小于10%，SST201小于1.0%，最后溶解調(diào)配位數(shù)絡(luò)合，SST101按分子分?jǐn)?shù)CMC2Na15～20%、H促進(jìn)劑65～70%、亞硝酸鈉15～20%的配比SST201CMC2Na30～35%、H促進(jìn)劑70～75%、SST301配位數(shù)h＝22以水稀釋成淬火工藝濃度，PH調(diào)至9.5～10。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬熱處理淬火劑，是一種含有縮糖類的水溶性淬火劑，采用羧甲基纖維素鈉鹽，經(jīng)化學(xué)加工處理先制成縮二醋酸鈉基己糖，又與高胺化物形成配位化合物，以離子態(tài)溶于水。該淬火劑對(duì)工件有特殊的冷卻效應(yīng)，即在馬氏體穩(wěn)定區(qū)冷卻速度達(dá)800～1000℃/s，使工件熱力學(xué)應(yīng)力大于其他組織應(yīng)力，具有較好的淬透性和較小的變形量，且不開(kāi)裂，長(zhǎng)期使用不腐敗變質(zhì)，無(wú)毒無(wú)味，不燃燒、不爆炸，價(jià)格低廉，可廣泛用于各種合金鋼、碳鋼、鑄鐵的整體淬火。
文檔編號(hào)C21D1/60GK1090333SQ93100410
公開(kāi)日1994年8月3日 申請(qǐng)日期1993年1月29日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月29日
發(fā)明者侯摩華 申請(qǐng)人:侯摩華