專利名稱：無機高分子水溶性淬火介質及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種淬火介質，尤其是一種冷卻特性分布合理、性能穩定、安全環保， 可降低成本，適用于GCrl5、GCrl5SiMn和42CrMo等軸承鋼淬火的無機高分子水溶性淬火介 質及其制備方法。
背景技術：
以往，軸承行業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.高溫區冷速較慢，直徑Φ40πιπι以下的GCrl5工件尚可達到質量要求， 但是直徑Φ40πιπι以上的工件，就會出現淬不硬或淬硬層淺的現象；
2.使用過程油煙大、空氣污染嚴重，不僅直接危害操作者的身心健康，而且因油煙為易 燃氣體，極易發生火災；
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，工件加熱時間長， 耗費電能多，加大了工件的熱處理成本。為了解決淬火油所存在的問題，目前已有少數水基淬火介質，盡管環保，消除了易 發生火災的安全隱患，但是其性能不穩定，介質使用溫度范圍窄(2(T50°C)，易變質、使用壽 命短，同時淬火工件容易出現裂紋等現象，致使其難以在軸承等特殊行業推廣應用。
發明內容
本發明是為了解決現有技術所存在的上述技術問題，提供一種冷卻特性分布合 理、性能穩定、安全環保，可降低成本，適用于GCrl5、GCrl5SiMn和42CrMo等軸承鋼淬火的 無機高分子水溶性淬火介質及其制備方法。本發明的技術解決方案是一種無機高分子水溶性淬火介質，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。一種上述無機高分子水溶性淬火介質的制備方法，其特征在于依次按如下步驟進 行
a.將質量份數為59飛2的聚合氯化鋁與質量份數為4(Γ50的水置于容器中攪拌至完 全溶解；
b.將質量份數為19 21、濃度為10%的氫氧化鈉水溶液加入容器中攪拌均勻；
c.將質量份數為1Γ16的氯化鋅先溶于質量份數為85 90的水中，再將氯化鋅水溶液置于容器中攪拌均勻；
d.將質量份數為1廣13的氯化鉀先溶于質量份數為85 90的水中，再將氯化鉀水溶液 置于容器中攪拌均勻；
e.用水調制容器中的溶液至波美度為纊35。本發明同現有技術相比，具有如下優點
1.具有理想的冷卻曲線，冷卻特性分布合理，淬火開始因無機高分子物質的爆膜作用， 冷卻速度比水還快0. 5 ls，使蒸汽膜階段消失，即高溫區(85(T60(TC)無蒸汽膜階段，迅速 進入快速冷卻階段，中溫區(60(T300°C)仍保持很高的冷卻速度(最大258°C /s)，而在低溫 區(300°C以下)又迅速降低冷卻速度。高溫區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；低溫區低速冷卻，降低了馬氏體轉變速度，大大 減小了淬火時的組織應力，減少了工件開裂傾向，可完全達到行業標準JB/T1255要求。而 且經專業性的力學性能指標測試，在承載負荷上優于油淬火，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 含易燃氣體，消除可引起火災的安全隱患；
3.可大幅度降低成本，體現在如下幾個方面
a.鋼材代用
在質量滿足JB/T1255標準的前提下，采用傳統的油淬火工藝，GCrl5滾 動體可使用到直徑< 40mm，GCr 15套圈可用至有效厚度< 18mm ；而采用本發明，GCr 15 滾動體可擴展到直徑彡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；其性能穩定可靠，不易變質、發臭，使用壽命長；
c.節省電耗
淬火工件的加熱溫度相對降低，縮短了加熱時間，節省了電能；
4.介質使用溫度范圍寬，在5 70°C溫度范圍內質量保持不變，進一步確保了熱處理工 件質量；
5.無需頻繁添加調整，日常使用和維護更簡單、更方便。
具體實施例方式
實施例1
淬火介質的制備方法依次按如下步驟進行
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.用水調制容器中的溶液至波美度為8，即可。應用例1
偏航齒圈規格PHCQ-XJ2000，材料42CrMo，基本尺寸情況為外徑尺寸3030mm，寬度為 165mm，外內徑為2300mm，有效厚度165 mm，重量3932kg。 處理規范 1.正火
設備RJJ-520爐，裝爐量2件/爐，加熱溫度為880°C，保溫時間180 min (保溫系數 1. 05min/mm),噴霧風冷，冷卻至50(T600°C，轉為風冷至室溫。2.調質
設備RJJ-520爐，裝爐量2件/爐，加熱溫度為860°C，保溫時間210 min (保溫系數 1.27min/mm)，總加熱時間為810 min。加熱完畢后在本發明實施例1的淬火介質(100噸) 中串動冷卻，之后在600°C回火12h。質量檢測結果淬火后，硬度HRC55-56 ；回火后硬度標準要求HB^0490)。 顯微組織粒狀索氏體(GB/T13320-2007)。力學性能指標見下表
權利要求
1.一種無機高分子水溶性淬火介質，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。
2.一種如權利要求1所述無機高分子水溶性淬火介質的制備方法，其特征在于依次按 如下步驟進行a.將質量份數為59飛2的聚合氯化鋁與質量份數為4(Γ50的水置于容器中攪拌至完 全溶解；b.將質量份數為19 21、濃度為10%的氫氧化鈉水溶液加入容器中攪拌均勻；c.將質量份數為1Γ16的氯化鋅先溶于質量份數為85 90的水中，再將氯化鋅水溶液 置于容器中攪拌均勻；d.將質量份數為1廣13的氯化鉀先溶于質量份數為85 90的水中，再將氯化鉀水溶液 置于容器中攪拌均勻；e.用水調制容器中的溶液至波美度為纊35。
全文摘要
本發明公開一種冷卻特性分布合理、性能穩定、安全環保，可降低成本的無機高分子水溶性淬火介質及其制備方法，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；用水調制容器中的溶液至波美度為8~35。
文檔編號C21D1/60GK102061365SQ201110032458
公開日2011年5月18日 申請日期2011年1月30日 優先權日2011年1月30日
發明者張樹起, 王元麒, 王磊, 王銀環, 那鐵駿 申請人:大連三金潤滑油有限公司