CN106591550B - 一种c6h12o6水溶液淬火冷却介质及其制备方法 - Google Patents

一种c6h12o6水溶液淬火冷却介质及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公布了一种C6H12O6水溶液淬火冷却介质，该淬火介质采用C6H12O6为水溶液为主要成分，通过添加微量其他成分，配制成一种新型有机淬火介质；该淬火介质能够使得钢制零部件在高温珠光体转变区具有比油类淬火介质更快的冷却速度，避免了珠光体型组织转变，在低温马氏体转变区具有比自来水更慢的冷却速度。该新型淬火介质的特点介于水和淬火油之间，结合了二者的冷却特性；既保证了钢件所需的淬火机械性能，又减少了钢制零部件变形开裂的现象，并且在整个淬火过程中不发生冒烟、起火现象，且无毒环保，制备的成本也较为低廉。

Description

一种C6H12O6水溶液淬火冷却介质及其制备方法
技术领域
本发明属于热处理淬火冷却介质的设计与制备的技术领域，具体涉及一种新型水基简单有机化合物淬火冷却介质。
背景技术
淬火介质是用于金属材料淬火获得马氏体组织的冷却介质，理想的淬火冷却介质要求在钢的珠光体转变区域的冷却速度要快，而在马氏体转变时的冷却速度要慢。目前淬火介质存在的共性问题是，自来水在低温阶段(马氏体转变阶段)冷却速度过快，容易导致零件淬裂，淬火油高温(珠光体站转变阶段)冷却速度较慢，零件容易出现淬火软点。针对上述工程问题，国内外相继研发出一批新型的淬火介质，如水溶性有机聚合物溶液，包括醚类溶液、醇类淬火介质，PAG就是一种目前应用较为广泛的有机聚合物类淬火介质，水基聚合物淬火介质在一定程度上克服了水和油淬火介质的缺点，但同时也存在产品易老化、维护工作繁杂的缺点。C6H12O6是一种无毒环保型的简单有机物，这种有机化合物简单易得，价格低廉。实验研究表明，它在淬火冷却过程中体现了良好的冷却特性，并且整个作业环境能够维持得非常清洁、环保；基于上述背景，本发明提出一种以C6H12O6水溶液为主要成分的低成本、易维护的水基有机化合物淬火介质，该淬火介质完全不同于现有的以大分子聚合物为主要成分的水基聚合物淬火介质，而是以简单化有机合物为主要成分，充分利用简单有机化合物低温阶段导热系数小的特性，具有低成本、易维护的特点，因而可望替代进口，降低机械制造行业的生产成本。
发明内容
本发明采用采用C6H12O6水溶液为主要成分，通过微量添加其他成分，配制成一种简单有机淬火介质，该淬火介质的冷却特性是介于水有油之间；在高温珠光体转变区，该淬火介质能够使得钢制零部件具有比淬火油更快的冷却速度；在低温马氏体转变区，该淬火介质能够使得钢件具有比水更慢的冷却速度。在整个淬火过程中，能够大大减少过冷奥氏体转变为珠光体，又能够减少钢制零部件的变形开裂，并且价格低廉无毒环保。
本发明是通过以下技术方案实现的：
按照一定的体积百分比将C6H12O6(分析纯)和水(去离子水)配制成C6H12O6水溶液，再加入防锈剂，抗老化剂，消泡剂以及冷速调整剂，通过机械搅拌混合均匀制成C6H12O6水溶性淬火介质，并静置24小时。
该淬火介质的配方为：
C6H12O6(分析纯)： 3-5％(体积百分比)
水(去离子水)： 95％-97％(体积百分比)
添加剂(重量百分比)： 0.4％防锈剂； 0.1％抗老化剂； 0.1％消泡剂；
0.3％冷速调整剂
上述防锈剂为磷酸钠；抗老化剂为水杨酸；消泡剂为聚乙二醇(平均分子量为600)；冷速调整剂为聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量为58000)。
本发明的有益之处为：
本发明的淬火介质具有优良的淬火冷却特性；淬火冷却过程中，在高温珠光体转变区，该淬火介质能够使得钢件的冷却速度高于油类淬火介质的冷却速度，从而避免了珠光体型组织转变；在低温马氏体转变区，该淬火介质能够使得钢制零部件的冷却速度慢于自来水的冷却速度，具有接近理想淬火介质的冷却特性。在整个淬火过程非常环保，不发生起火，冒浓烟的现象，并且配方中的原料来源广泛易得，且价格低廉。
附图说明
图1为5％C6H12O6溶液、水和淬火油的淬火冷却速度-温度关系图
图2为45钢经5％C6H12O6溶液淬火后的金相组织
图3为45钢经5％C6H12O6溶液淬火后的硬度分布
图4为3％C6H12O6溶液、水和淬火油的淬火冷却速度-温度关系图
图5为45钢经3％C6H12O6溶液淬火后的金相组织
图6为45钢经3％C6H12O6溶液淬火后的硬度分布
具体实施方式
实施例1
按体积百分比5：95，将C6H12O6(分析纯)和去离子水配成C6H12O6水溶液，加入下述化学添加剂(按C6H12O6水溶液的重量百分比)：0.4％防锈剂；0.1％抗老化剂；0.1％消泡剂；0.3％冷速调整剂。上述防锈剂为磷酸钠；抗老化剂为水杨酸；消泡剂为聚乙二醇(平均分子量为600)；冷速调整剂为聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量为58000)，通过机械搅拌混合均匀配制成淬火冷却介质，并静置24小时。
采用淬火介质冷却特性测试仪对三种不同的淬火介质进行测试，研究发现在高温区(珠光体转变阶段)，5％C6H12O6淬火介质冷却速度比淬火油快；在低温区(马氏体转变阶段)，5％C6H12O6淬火介质的冷却速度比水慢；结果如图1所示。
以45钢样品作为实验对象，将45钢样品置入电阻炉中加热至860后保温15分钟，取出放入淬火介质溶液中进行淬火冷却，淬火后得到板条马氏体加少量残余奥氏体组织，如图2所示。采用洛氏硬度计测试淬火后的硬度，结果得到硬度分布如图3所示。
实施例2
按体积百分比3：97，将C6H12O6(分析纯)和去离子水配成C6H12O6水溶液，加入下述添加剂(按C6H12O6水溶液的重量百分比)：0.4％防锈剂；0.1％抗老化剂；0.1％消泡剂；0.3％冷速调整剂。上述防锈剂为磷酸钠；抗老化剂为水杨酸；消泡剂为聚乙二醇(平均分子量为600)；冷速调整剂为聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量为58000)，通过机械搅拌均匀混合配制成淬火冷却介质，并静置24小时。
采用淬火介质冷却特性测试仪对三种不同的淬火介质进行测试，研究发现在高温区(珠光体转变阶段)，3％C6H12O6淬火介质冷却速度比淬火油快；在低温区(马氏体转变阶段)，3％C6H12O6淬火介质的冷却速度比水慢；结果如图4所示。
以45钢样品作为研究对象，将45钢样品置入电阻炉中加热至860后保温15分钟，取出放入淬火介质溶液中进行淬火冷却，淬火后得到板条马氏体加少量残余奥氏体组织，如图5所示，采用洛氏硬度计测试淬火后的硬度，结果得到硬度分布如图6所示。

Claims (5)

1.一种水溶液淬火冷却介质，其特征在于，是以水溶液为主要成分，其中和水的体积比为：3~5:95~97。
2.根据权利要求1所述的一种水溶液淬火冷却介质，其特征在于，还含有按照水溶液重量百分比0.4%防锈剂、0.1%抗老化剂、0.1%消泡剂、0.3%冷速调整剂。
3.根据权利要求2所述的一种水溶液淬火冷却介质，其特征在于，其中上述防锈剂为磷酸钠；抗老化剂为水杨酸；消泡剂为平均分子量为600的聚乙二醇；冷速调整剂为平均分子量为58000的聚乙烯吡咯烷酮。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种水溶液淬火冷却介质，其特征在于，上述为分析纯，水为去离子水。
5.根据权利要求4所述的一种水溶液淬火冷却介质的制备方法，其特征在于，按一定的体积百分比将分析纯和去离子水配成水溶液，加入防锈剂、抗老化剂、消泡剂、冷速调整剂，通过机械搅拌均匀混合配制成水溶液，并静置24小时。
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