CN1029745C - 水溶性聚合物淬火剂 - Google Patents
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Abstract
一种水基淬火剂，溶液中含有过硫酸铵、异丙醇、丙烯酸三元共聚物，聚丙烯酸，聚丙烯酸钠、氯化锌。
该淬火剂用于锻造、铸造、轧制制造零件时余热进行可控淬火或二次加热时进行可控淬火。可取消传统热处理调质、正火、退火、等温淬火、锻热淬火工序所需能源，设备，厂房人员，改善切削性能。还可代替水或油。是来源广泛、价廉、不污染环境、无毒、无味、不老化的淬火剂、它成本低，经济效益显著。
Description
本发明属于淬火介质类，一种进行可控淬火用和热处理淬火用水基淬火剂。
在机械制造领域中，公知的金属材料通过势加工手段（铸造、锻造、轧制、挤压……）生成的机械零件，若想提高零件的综合机械性能和使用寿命都需要热处理。如正火、调质、等温淬火、退火、锻热淬火等。热处理过程中要用加热设备因而耗费能源。此外，不适当的热处理过程还会导致工件出现淬火裂纹，变形，脱碳，表面清理困难，以至污染环境等弊端。就淬火介质而言，如对某些截面尺寸的碳钢及低合金钢零件，用水做淬火剂，废品率高，零件变形大;用普通淬火油则满足不了淬火硬度要求。采用快速淬火油虽能克服某些弊端，但其存在价高，污染环境，介质老化速度快，易燃烧等缺点。近年来，关于新型水基淬火介质国外的报道很多，美国专利USP4;087，290就曾公开了一种含有聚丙烯酸盐的淬火介质，对于碳钢，通过淬火条件的选择，其奥氏体结构可以直接转换成改进了耐蚀性和机械加工性能的非马氏体结构。但其不足之处是在700-300℃温度之间冷却速度变化范围窄，满足不了不同钢种和不同淬火硬度的要求。此外，在“C”曲线的突出区（俗称鼻子处）冷却速度达不到极大值。中国专利86101198也公开了一种以木质素磺酸钠为主要成分的高速钢用水溶液淬火介质。
本发明的目的在于，研制一种水基淬火剂，可利用金属材料通过热加工手段制造机械零件时的余热进行可控淬火，或空冷后的零件二次加热到淬火温度进行可控淬火。
所谓可控淬火即金属材料加热到相变点以上温度后，通过改变水基淬火剂的化学组成、浓度、温度、搅拌程度控制和改变淬火剂冷却速度，淬火获得非马氏体组织，俾能满足零件各种机械性能的要求。可控淬火既节约了传统热处理工艺淬火、回火或祇回火所需能源、热处理设备、厂房、人员，又能避免了传统热处理工艺本身带来的淬火开裂、变形、脱碳、硬度不均、需全部探伤、需全部测硬等缺点。本发明的另一目的在于，研制一种水基淬火剂，冷却速度可调，用于代替水或油，生成马氏体组织，既可用于浸液淬火也可用于喷液淬火。
本发明研制的水基淬火剂其组成（以重量百分计）为过硫酸铵-异丙醇-丙烯酸三元共聚物0.1～40%，聚丙烯酸0.1～20%，聚丙烯酸钠0.1～20%，氯化锌0.005～2%，其余为水、也可加入少量防锈剂和防腐剂。
本淬火剂较佳成份含有过硫酸铵-异丙醇-丙烯酸三元共聚物10～25%，聚丙烯酸0.01～10%，聚丙烯酸钠0.1～18%，氯化锌0.001～0.1%，其余为水、防锈剂和防腐剂。根据用途不同选用上述成分中的二种或二种以上组成淬火剂。使用时将淬火剂再用水调制成适用浓度，采用ISO/DIS国际标准草案规定的方法，使用φ15×45mm，Cr-Ni不锈钢探头测试装置测试其冷却速度。见附图。
附图是本发明的淬火介质，20号机油和水的冷却速度曲线的比较。曲线（2），（3）是本发明的淬火介质冷却速度曲线，曲线（1），（4）分别是20号机油和水的冷却速度曲线。从曲线（2）和（3）可看出能使蒸汽膜阶段延长，冷却速度减慢，不能产生马氏体转变，而能得到与中碳或中碳合金结构钢的TTT曲线相交的珠光体类型和贝氏体型的金相转变产物。经工艺试验及生产试验表明;硬度及综合机械性能完全满足产品图纸要求的技术条件。
本发明的效果在于，提供一种水基淬火剂，可用于金属材料通过热加工手段制造零件时的余热进行可控淬火或二次加热时进行可控淬火。还可用于代替水或油的马氏体淬火。因为这种淬火剂冷却速
度可调，如单纯采用聚丙烯酸钠作为淬火剂就作不到这点。还可用于代替盐炉等温淬火及改善机械加工切削性能，延长刀具使用寿命。此淬火剂不但可用于黑色金属，有色金属（如铝活塞铸态淬火）也可应用。
本发明的淬火剂原料来源广泛，造价低廉，经济实用，无毒，无味，不污染，不老化，不燃烧。
本发明淬火剂的实施例1-10根据用途表列如下：
淬火剂组成成分%重量
实施例 零件 浓度 热加工
钢种 限度 用途
序号 名称 过硫酸铵-异丙醇- % 种类
聚丙烯酸 聚丙烯酸钠 氯化锌
丙烯酸三元共聚物
HB 可控
1 盘毂 40Ma 20 7 5 锻
241-207 淬火
20CrMn HB 可控
2 十字头 12 6 7 锻
Ti 207-156 淬火
HB 可控
3 滑动叉 45 10 5 6 锻
241-207 淬火
HB 可控
4 转向节 40MnB 25 5 4 锻
285-241 淬火
Rc 可控
5 铸钢丸 30B 15 8 4.5 锻
40-50 淬火
Rc 喷液
6 义形拨杆 45 1 2 0.1 1.5 锻
55-62 淬火
HB 可控
7 连杆 45 5 6 6 锻
229-269 淬火
Rc 浸液
8 中间轴 40Cr 5 2 0.08 2 锻
≥50 淬火
HB 可控
9 高压阀门 25Mn 2 4 3 铸
≤229 淬火
HB 可控
10 前轴 45 20 6 6 锻
229-269 淬火
Claims (3)
1、一种水基淬火剂，含有聚丙烯酸盐，其特征在于它的组成(以重量百分计)为：过硫酸铵-异丙醇-丙烯酸三元共聚物0.1～40%，聚丙烯酸0.1～20%，聚丙烯酸钠0.1～20%，氯化锌0.005～2%，其余为水。
2、根据权利要求1所述的淬火剂，其特征在于其组成（以重量百分计）为过硫酸铵-异丙醇-丙烯酸三元共聚物10～25%，聚丙烯酸0.01～10%，聚丙烯酸钠0.1～18%，氯化锌0.001～0.1%。其余为水。
3、根据权利要求1，2所述的淬火剂，其特征还在于可加入防腐剂和防锈剂。
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