專利名稱：熱處理油組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱處理油組合物。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于金屬材料淬火的熱處理油組合物，以防止產(chǎn)生冷卻不均勻性，確保淬火處理后的產(chǎn)品硬度，并且能夠減少淬火變形。
背景技術(shù)：
對于金屬材料如鋼產(chǎn)品，進行熱處理如淬火、回火、退火及正火，以改善材料性能。在這些熱處理中，淬火是在奧氏體條件下對受熱鋼產(chǎn)品進行處理，例如利用上限臨界冷卻速率或更高的值進行冷卻，并且轉(zhuǎn)變成淬火后的結(jié)構(gòu)如馬氏體。通過淬火，處理后的產(chǎn)品變得很硬。在這種情況下，作為冷卻劑，通常采用油系列、水系列(水溶液系列)或乳液系列的熱處理液體。
針對鋼產(chǎn)品的淬火，在將受熱鋼產(chǎn)品投入作為冷卻劑的熱處理流體中時，冷卻速率不是恒定的，并且該過程通常包括三個階段。也就是說，受熱鋼產(chǎn)品通過三個階段被冷卻，即(1)第一階段(蒸汽套階段)，其中鋼產(chǎn)品被熱處理液體的蒸汽包圍，(2)第二階段(沸騰階段)，其中蒸汽套破碎并開始沸騰，以及(3)第三階段(對流階段)，其中在鋼產(chǎn)品的溫度被冷卻到熱處理流體的沸點或更低之后，熱量通過對流而被帶走。在這三個階段中，第二階段—沸騰階段具有最快的冷卻速率。
在傳統(tǒng)的熱處理油中，表明冷卻能力的傳熱系數(shù)在沸騰階段會特別急劇地上升，因而在蒸汽套階段和沸騰階段共存于所處理的產(chǎn)品表面上的狀態(tài)下產(chǎn)生極大的溫差。由于熱收縮的差別或與溫差一起產(chǎn)生的暫時的轉(zhuǎn)變差異而出現(xiàn)熱應(yīng)力或轉(zhuǎn)變應(yīng)力，從而淬火變形增加。
圖2的示意圖給出了由于傳統(tǒng)熱處理油的攪動而引起傳熱系數(shù)變化的一個例子。如圖2所示，隨著油溫降低到特征溫度以下，傳統(tǒng)熱處理油的傳熱系數(shù)急劇上升。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是克服傳統(tǒng)熱處理油的這些缺點，并提供一種用于金屬材料淬火的熱處理油組合物，其特征在于產(chǎn)生極少的冷卻不均勻性，確保淬火處理后的產(chǎn)品硬度，并能夠減少淬火變形。
本發(fā)明是這樣完成的積極研究開發(fā)具有所希望的性能的熱處理油組合物，并且發(fā)現(xiàn)利用具有特定運動粘度的低粘度基礎(chǔ)油和高粘度基礎(chǔ)油的混合基礎(chǔ)油；進一步優(yōu)選向基礎(chǔ)油中加入蒸汽套破碎劑，可以達到本發(fā)明的目的。基于這些知識完成了本發(fā)明。
因此，本發(fā)明提供了一種含有混合基礎(chǔ)油的熱處理油組合物，其中混合基礎(chǔ)油含有(A)在40℃下運動粘度為5-60mm2/s的低粘度基礎(chǔ)油50-95wt％，以及(B)在40℃下運動粘度高于300mm2/s的高粘度基礎(chǔ)油50-5wt％，并且根據(jù)情況，還含有(C)蒸汽套破碎劑。
附圖簡要說明

圖1的示意圖給出了由于本發(fā)明熱處理油組合物的攪動而引起導(dǎo)熱系數(shù)變化的一個例子。
圖2的示意圖給出了由于傳統(tǒng)熱處理油的攪動而引起導(dǎo)熱系數(shù)變化的一個例子。
優(yōu)選實施方案的描述在本發(fā)明的熱處理油組合物中，混合基礎(chǔ)油含有(A)低粘度基礎(chǔ)油和(B)高粘度基礎(chǔ)油。組分(A)低粘度基礎(chǔ)油在40℃下的運動粘度范圍為5-60mm2/s。
對于運動粘度低于5mm2/s的基礎(chǔ)油，由于其高的揮發(fā)性，不適合作為熱處理油組合物的基礎(chǔ)油，而另一方面，當(dāng)運動粘度高于60mm2/s時，不能提供具有足夠硬度的淬火處理產(chǎn)品。因此，運動粘度的范圍為5-60mm2/s，進一步優(yōu)選為5-35mm2/s。
另外，組分(B)高粘度基礎(chǔ)油在40℃下的運動粘度為300mm2/s或更高。對于運動粘度低于300mm2/s的基礎(chǔ)油，由于在沸騰階段的冷卻能力增大，致使針對淬火應(yīng)變的降低效果顯示不出來。另外，從冷卻能力的角度來看，過高的運動粘度也是不希望的。因此優(yōu)選的運動粘度范圍為400-1000mm2/s。
本發(fā)明利用含有低粘度基礎(chǔ)油和高粘度基礎(chǔ)油的混合基礎(chǔ)油，能夠調(diào)節(jié)沸騰階段冷卻能力的增加，減小淬火變形，并且能夠加寬沸騰階段的溫度范圍。作為結(jié)果，保證了淬火處理后的產(chǎn)品硬度。為了有效達到熱處理油組合物的這種先進性能，本發(fā)明的混合基礎(chǔ)油含有組分(A)低粘度基礎(chǔ)油50-95wt％，以及組分(B)高粘度基礎(chǔ)油50-5wt％。礦物油或合成油用作組分(A)低粘度基礎(chǔ)油及組分(B)高粘度基礎(chǔ)油。對于礦物油，無論哪種餾分如鏈烷烴系列礦物油、環(huán)烷烴系列礦物油、芳烴系列礦物油均可使用，甚至那些通過溶劑精制、加氫精制或氫解中任一種純化方法的也可以使用。
對于合成油，如烷基苯、烷基萘、α-烯烴低聚物或受阻酯油可以使用。在本發(fā)明的熱處理油組合物中，通過組合作為組分(A)低粘度基礎(chǔ)油和組分(B)高粘度基礎(chǔ)油，可以使用一種或多種前述礦物油及一種或多種前述合成油。
另外，可以一起使用多種礦物油和多種合成油。另外，蒸汽套破碎劑可以作為組分(C)混入本發(fā)明的熱處理油組合物中。通過混入蒸汽套破碎劑，蒸汽套階段可以縮短。蒸汽套破碎劑的典型例子包括高分子聚合物如乙烯-α-烯烴共聚物、聚烯烴、聚甲基丙烯酸酯或高分子有機化學(xué)混合物如瀝青等以及油分散的無機物。這些蒸汽套破碎劑可以單獨使用或者兩種或多種組合使用。蒸汽套破碎劑在熱處理油組合物中的含量通常選擇為1-10wt％，優(yōu)選為3-6wt％。在含量少于1wt％的情況下，則恐怕加入蒸汽套破碎劑的效果不足以分辨出來。
另一方面，在含量超過10wt％的情況下，熱處理油組合物的粘度增大，并且油組合物的性能劣化。由于蒸汽套階段短以及沸騰階段冷卻能力的增大得到控制，本發(fā)明的具有這種組成的熱處理油組合物可以減小冷卻不均勻性所引起的淬火變形。另外，按照本發(fā)明，沸騰階段的溫度范圍變寬，從而保證處理后的產(chǎn)品具有足夠的硬度。
圖1的示意圖給出了由于本發(fā)明熱處理油組合物的攪動而引起導(dǎo)熱系數(shù)變化的一個例子。由圖1可以看出，同圖2所示的傳統(tǒng)熱處理油組合物相比，在沸騰階段的導(dǎo)熱系數(shù)上升曲線并不陡，并且沸騰階段的溫度范圍寬。同引起相同程度淬火變形的高粘度分級回火用油相比，使用本發(fā)明的熱處理油組合物可以增大淬火處理后的產(chǎn)品硬度。
除了通常用于熱處理油的添加劑以外的添加劑，如降解酸中和劑、氧化抑制劑、發(fā)光傾向劑(luminosity propensity agent)等，可以根據(jù)本發(fā)明的熱處理油組合物的要求，在達到本發(fā)明目的的限度內(nèi)進行混合。降解酸中和劑的典型例子包括例如堿土金屬的水楊酸鹽、硫化酚鹽、磺酸鹽等。
對于堿土金屬，鈣、鋇或鎂是優(yōu)選的。另外，氧化抑制劑的典型例子包括公知的胺系列氧化抑制劑和受阻酚系列氧化抑制劑等。另外，發(fā)光傾向劑的典型例子包括公知的脂肪和油、脂肪和油的脂肪酸、烯基琥珀酸二酰亞胺、取代的羥基芳族羧酸酯衍生物等。
實施例下面將參照實施例進一步詳細(xì)描述本發(fā)明，但本發(fā)明并不受下列利用下述方法測量淬火之后測試件的淬火變形和硬度。
(1)淬火變形分別在距離頂部和底部3mm處測量環(huán)狀測試件的外徑，并且確定每個部位平均最大值和平均最小值之間的差值(上部的平均值-下部的平均值)作為柱狀變形。所希望的值為50μm或更小。
(2)硬度利用JISZ2245中所描述的Rockwell硬度測試方法測量環(huán)狀測試件的中心硬度。所希望的值為36或更大。
實施例1-4及對比例1-4在對由SCM420制成的外徑為80mm、高度為44mm、以及厚度為5mm的處理后的由環(huán)狀件組成的測試件，在930℃下，在碳勢為1.1％時，滲碳2.5小時以后，在碳勢為0.8％時，對測試件進行擴散處理1.0小時。然后將測試件溫度降到850℃，并在點火20分鐘后，利用表1所示混合組合物的熱處理油組合物(100℃)，對測試件進行淬火處理。結(jié)果示于表1中。在表1中，括號內(nèi)的數(shù)據(jù)表示40℃時的運動粘度。
(注解)低粘度基礎(chǔ)油A-113.5mm2/s(40℃)的鏈烷烴系列礦物油低粘度基礎(chǔ)油A-290.5mm2/s(40℃)的鏈烷烴系列礦物油高粘度基礎(chǔ)油B-1435mm2/s(40℃)的鏈烷烴系列礦物油高粘度基礎(chǔ)油B-2781mm2/s(40℃)的鏈烷烴系列礦物油蒸汽套破碎劑數(shù)均分子量為2000的聚丁烯表1-1
表1-2
工業(yè)實用性按照本發(fā)明，很容易地提供了一種用于金屬材料淬火的熱處理油組合物，該熱處理油組合物產(chǎn)生極少的冷卻不均勻性，保證了淬火處理后的產(chǎn)品硬度，同時減小了淬火變形。
權(quán)利要求
1.一種含有混合基礎(chǔ)油的熱處理油組合物，其中混合基礎(chǔ)油含有50-95wt％的(A)在40℃下運動粘度為5-60mm2/s的低粘度基礎(chǔ)油，以及50-5wt％的(B)在40℃下運動粘度高于300mm2/s的高粘度基礎(chǔ)油。
2.權(quán)利要求1的熱處理油組合物，其中(A)低粘度基礎(chǔ)油在40℃下運動粘度為5-35mm2/s，以及(B)高粘度基礎(chǔ)油在40℃下運動粘度為400-1000mm2/s。
3.權(quán)利要求1或2的熱處理油組合物，進一步含有(C)蒸汽套破碎劑。
4.權(quán)利要求3的熱處理油組合物，其中(C)蒸汽套破碎劑的含量為1-10wt％。
全文摘要
一種含有混合基礎(chǔ)油的熱處理油組合物，其中混合基礎(chǔ)油含有(A)在40℃下運動粘度為5－60mm
文檔編號C10N20/02GK1462314SQ02801474
公開日2003年12月17日 申請日期2002年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月2日
發(fā)明者市谷克實, 武石誠 申請人:出光興產(chǎn)株式會社