專利名稱：無機(jī)高分子水溶性淬火介質(zhì)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種淬火介質(zhì)，尤其是一種冷卻特性分布合理、性能穩(wěn)定、安全環(huán)保， 可降低成本，適用于GCrl5、GCrl5SiMn和42CrMo等軸承鋼淬火的無機(jī)高分子水溶性淬火介 質(zhì)及其制備方法。
背景技術(shù)：
以往，軸承行業(yè)為提高工件表面硬度，大多使用以石油為主要原料的淬火油，存在 以下問題
1.高溫區(qū)冷速較慢，直徑Φ40πιπι以下的GCrl5工件尚可達(dá)到質(zhì)量要求， 但是直徑Φ40πιπι以上的工件，就會(huì)出現(xiàn)淬不硬或淬硬層淺的現(xiàn)象；
2.使用過程油煙大、空氣污染嚴(yán)重，不僅直接危害操作者的身心健康，而且因油煙為易 燃?xì)怏w，極易發(fā)生火災(zāi)；
3.制作成本高且使用消耗量大，特別是要求工件有較高的淬火溫度，工件加熱時(shí)間長， 耗費(fèi)電能多，加大了工件的熱處理成本。為了解決淬火油所存在的問題，目前已有少數(shù)水基淬火介質(zhì)，盡管環(huán)保，消除了易 發(fā)生火災(zāi)的安全隱患，但是其性能不穩(wěn)定，介質(zhì)使用溫度范圍窄(2(T50°C)，易變質(zhì)、使用壽 命短，同時(shí)淬火工件容易出現(xiàn)裂紋等現(xiàn)象，致使其難以在軸承等特殊行業(yè)推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題，提供一種冷卻特性分布合 理、性能穩(wěn)定、安全環(huán)保，可降低成本，適用于GCrl5、GCrl5SiMn和42CrMo等軸承鋼淬火的 無機(jī)高分子水溶性淬火介質(zhì)及其制備方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種無機(jī)高分子水溶性淬火介質(zhì)，其特征在于是由聚 合氯化鋁、氫氧化鈉、氯化鋅、氯化鉀和水混合而成的波美度為壙35的水溶液，各原料質(zhì)量 配比如下
聚合氯化鋁59 62
濃度為10%的氫氧化鈉 19 21 氯化鋅1Γ16
氯化鉀1廣13
水余量。一種上述無機(jī)高分子水溶性淬火介質(zhì)的制備方法，其特征在于依次按如下步驟進(jìn) 行
a.將質(zhì)量份數(shù)為59飛2的聚合氯化鋁與質(zhì)量份數(shù)為4(Γ50的水置于容器中攪拌至完 全溶解；
b.將質(zhì)量份數(shù)為19 21、濃度為10%的氫氧化鈉水溶液加入容器中攪拌均勻；
c.將質(zhì)量份數(shù)為1Γ16的氯化鋅先溶于質(zhì)量份數(shù)為85 90的水中，再將氯化鋅水溶液置于容器中攪拌均勻；
d.將質(zhì)量份數(shù)為1廣13的氯化鉀先溶于質(zhì)量份數(shù)為85 90的水中，再將氯化鉀水溶液 置于容器中攪拌均勻；
e.用水調(diào)制容器中的溶液至波美度為纊35。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)
1.具有理想的冷卻曲線，冷卻特性分布合理，淬火開始因無機(jī)高分子物質(zhì)的爆膜作用， 冷卻速度比水還快0. 5 ls，使蒸汽膜階段消失，即高溫區(qū)(85(T60(TC)無蒸汽膜階段，迅速 進(jìn)入快速冷卻階段，中溫區(qū)(60(T300°C)仍保持很高的冷卻速度(最大258°C /s)，而在低溫 區(qū)(300°C以下)又迅速降低冷卻速度。高溫區(qū)的快速冷卻能力確保了大型工件、低合金材 料獲得較深的淬硬深度和較高的表面硬度；低溫區(qū)低速冷卻，降低了馬氏體轉(zhuǎn)變速度，大大 減小了淬火時(shí)的組織應(yīng)力，減少了工件開裂傾向，可完全達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T1255要求。而 且經(jīng)專業(yè)性的力學(xué)性能指標(biāo)測(cè)試，在承載負(fù)荷上優(yōu)于油淬火，可顯著提高特大型套圈的硬 度和硬度均勻性；
2.制作及使用過程中均無毒、無污染，不僅可以避免危害操作者的身心健康，而且因不 含易燃?xì)怏w，消除可引起火災(zāi)的安全隱患；
3.可大幅度降低成本，體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面
a.鋼材代用
在質(zhì)量滿足JB/T1255標(biāo)準(zhǔn)的前提下，采用傳統(tǒng)的油淬火工藝，GCrl5滾 動(dòng)體可使用到直徑< 40mm，GCr 15套圈可用至有效厚度< 18mm ；而采用本發(fā)明，GCr 15 滾動(dòng)體可擴(kuò)展到直徑彡80mm, GCr 15套圈可用至有效厚度彡45mm，可用GCrl5鋼代替 GCrl5SiMn鋼，性能提高，鋼材成本降低；
b.以水代油
本發(fā)明同淬火油相比，制作成本每噸可降低2500元，使用過程中工件帶出量極少，消 耗量顯著減少；其性能穩(wěn)定可靠，不易變質(zhì)、發(fā)臭，使用壽命長；
c.節(jié)省電耗
淬火工件的加熱溫度相對(duì)降低，縮短了加熱時(shí)間，節(jié)省了電能；
4.介質(zhì)使用溫度范圍寬，在5 70°C溫度范圍內(nèi)質(zhì)量保持不變，進(jìn)一步確保了熱處理工 件質(zhì)量；
5.無需頻繁添加調(diào)整，日常使用和維護(hù)更簡(jiǎn)單、更方便。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
淬火介質(zhì)的制備方法依次按如下步驟進(jìn)行
a.將60公斤的聚合氯化鋁與45公斤的水置于容器中攪拌至完全溶解，聚合氯化鋁， 分子式為[Al2(OH)nCl6Jm, m 彡 10，η=Γ5 ；
b.再將20公斤濃度為10%的氫氧化鈉水溶液加入容器中攪拌均勻；
c.將15公斤的氯化鋅先溶于87公斤的水中，再將氯化鋅水溶液置于容器中攪拌均
勻；
d.將12公斤的氯化鉀先溶于87公斤的水中，再將氯化鉀水溶液置于容器中攪拌均
勻；e.用水調(diào)制容器中的溶液至波美度為8，即可。應(yīng)用例1
偏航齒圈規(guī)格PHCQ-XJ2000，材料42CrMo，基本尺寸情況為外徑尺寸3030mm，寬度為 165mm，外內(nèi)徑為2300mm，有效厚度165 mm，重量3932kg。 處理規(guī)范 1.正火
設(shè)備RJJ-520爐，裝爐量2件/爐，加熱溫度為880°C，保溫時(shí)間180 min (保溫系數(shù) 1. 05min/mm),噴霧風(fēng)冷，冷卻至50(T600°C，轉(zhuǎn)為風(fēng)冷至室溫。2.調(diào)質(zhì)
設(shè)備RJJ-520爐，裝爐量2件/爐，加熱溫度為860°C，保溫時(shí)間210 min (保溫系數(shù) 1.27min/mm)，總加熱時(shí)間為810 min。加熱完畢后在本發(fā)明實(shí)施例1的淬火介質(zhì)(100噸) 中串動(dòng)冷卻，之后在600°C回火12h。質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果淬火后，硬度HRC55-56 ；回火后硬度標(biāo)準(zhǔn)要求HB^0490)。 顯微組織粒狀索氏體(GB/T13320-2007)。力學(xué)性能指標(biāo)見下表
權(quán)利要求
1.一種無機(jī)高分子水溶性淬火介質(zhì)，其特征在于是由聚合氯化鋁、氫氧化鈉、氯化鋅、 氯化鉀和水混合而成的波美度為壙35的水溶液，各原料質(zhì)量配比如下聚合氯化鋁59 62濃度為10%的氫氧化鈉 19 21 氯化鋅1Γ16氯化鉀1廣13水余量。
2.一種如權(quán)利要求1所述無機(jī)高分子水溶性淬火介質(zhì)的制備方法，其特征在于依次按 如下步驟進(jìn)行a.將質(zhì)量份數(shù)為59飛2的聚合氯化鋁與質(zhì)量份數(shù)為4(Γ50的水置于容器中攪拌至完 全溶解；b.將質(zhì)量份數(shù)為19 21、濃度為10%的氫氧化鈉水溶液加入容器中攪拌均勻；c.將質(zhì)量份數(shù)為1Γ16的氯化鋅先溶于質(zhì)量份數(shù)為85 90的水中，再將氯化鋅水溶液 置于容器中攪拌均勻；d.將質(zhì)量份數(shù)為1廣13的氯化鉀先溶于質(zhì)量份數(shù)為85 90的水中，再將氯化鉀水溶液 置于容器中攪拌均勻；e.用水調(diào)制容器中的溶液至波美度為纊35。
全文摘要
本發(fā)明公開一種冷卻特性分布合理、性能穩(wěn)定、安全環(huán)保，可降低成本的無機(jī)高分子水溶性淬火介質(zhì)及其制備方法，是由聚合氯化鋁、氫氧化鈉、氯化鋅、氯化鉀和水混合而成的波美度為8~35的水溶液，各原料質(zhì)量配比如下聚合氯化鋁59~62，濃度為10%的氫氧化鈉19~21，氯化鋅14~16，氯化鉀11~13，水余量。制備方法依次按如下步驟進(jìn)行將聚合氯化鋁與水置于容器中攪拌至完全溶解；將濃度為10%的氫氧化鈉水溶液加入容器中攪拌均勻；將氯化鋅先溶于水中，再將氯化鋅水溶液置于容器中攪拌均勻；將氯化鉀先溶于水中，再將氯化鉀水溶液置于容器中攪拌均勻；用水調(diào)制容器中的溶液至波美度為8~35。
文檔編號(hào)C21D1/60GK102061365SQ201110032458
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2011年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月30日
發(fā)明者張樹起, 王元麒, 王磊, 王銀環(huán), 那鐵駿 申請(qǐng)人:大連三金潤滑油有限公司