[发明专利]无机高分子水溶性淬火介质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种淬火介质，尤其是一种冷却特性分布合理、性能稳定、安全环保，可降低成本，适用于GCr15、GCr15SiMn和42CrMo等轴承钢淬火的无机高分子水溶性淬火介质及其制备方法。

背景技术

以往，轴承行业为提高工件表面硬度，大多使用以石油为主要原料的淬火油，存在以下问题：

1．高温区冷速较慢，直径Φ40mm以下的GCr15工件尚可达到质量要求，

但是直径Φ40mm以上的工件，就会出现淬不硬或淬硬层浅的现象；

2．使用过程油烟大、空气污染严重，不仅直接危害操作者的身心健康，而且因油烟为易燃气体，极易发生火灾；

3．制作成本高且使用消耗量大，特别是要求工件有较高的淬火温度，工件加热时间长，耗费电能多，加大了工件的热处理成本。

为了解决淬火油所存在的问题，目前已有少数水基淬火介质，尽管环保，消除了易发生火灾的安全隐患，但是其性能不稳定，介质使用温度范围窄（20~50℃），易变质、使用寿命短，同时淬火工件容易出现裂纹等现象，致使其难以在轴承等特殊行业推广应用。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种冷却特性分布合理、性能稳定、安全环保，可降低成本，适用于GCr15、GCr15SiMn和42CrMo等轴承钢淬火的无机高分子水溶性淬火介质及其制备方法。

本发明的技术解决方案是：一种无机高分子水溶性淬火介质，其特征在于是由聚合氯化铝、氢氧化钠、氯化锌、氯化钾和水混合而成的波美度为8~35的水溶液，各原料质量配比如下：

聚合氯化铝                     59~62

浓度为10%的氢氧化钠      19~21

氯化锌                           14~16

氯化钾                           11~13

水                                  余量。

一种上述无机高分子水溶性淬火介质的制备方法，其特征在于依次按如下步骤进行：

a. 将质量份数为59~62的聚合氯化铝与质量份数为40~50的水置于容器中搅拌至完全溶解；

b. 将质量份数为19~21、浓度为10%的氢氧化钠水溶液加入容器中搅拌均匀；

c. 将质量份数为14~16的氯化锌先溶于质量份数为85~90的水中，再将氯化锌水溶液置于容器中搅拌均匀；

d. 将质量份数为11~13的氯化钾先溶于质量份数为85~90的水中，再将氯化钾水溶液置于容器中搅拌均匀；

e. 用水调制容器中的溶液至波美度为8~35。

本发明同现有技术相比，具有如下优点：

1．具有理想的冷却曲线，冷却特性分布合理，淬火开始因无机高分子物质的爆膜作用，冷却速度比水还快0.5~1s，使蒸汽膜阶段消失，即高温区（850~600℃）无蒸汽膜阶段，迅速进入快速冷却阶段，中温区（600~300℃）仍保持很高的冷却速度（最大258℃/s），而在低温区（300℃以下）又迅速降低冷却速度。高温区的快速冷却能力确保了大型工件、低合金材料获得较深的淬硬深度和较高的表面硬度；低温区低速冷却，降低了马氏体转变速度，大大减小了淬火时的组织应力，减少了工件开裂倾向，可完全达到行业标准JB/T1255要求。而且经专业性的力学性能指标测试，在承载负荷上优于油淬火，可显著提高特大型套圈的硬度和硬度均匀性;

2．制作及使用过程中均无毒、无污染，不仅可以避免危害操作者的身心健康，而且因不含易燃气体，消除可引起火灾的安全隐患；

3．可大幅度降低成本，体现在如下几个方面：

a.   钢材代用

在质量满足JB/T1255标准的前提下，采用传统的油淬火工艺，GCr15滚

动体可使用到直径≤40mm，GCr15套圈可用至有效厚度≤18mm；而采用本发明，GCr15滚动体可扩展到直径≤80mm，GCr15套圈可用至有效厚度≤45mm，可用GCr15钢代替GCr15SiMn钢，性能提高，钢材成本降低；

b. 以水代油

本发明同淬火油相比，制作成本每吨可降低2500元，使用过程中工件带出量极少，消耗量显著减少；其性能稳定可靠，不易变质、发臭，使用寿命长；

c. 节省电耗

淬火工件的加热温度相对降低，缩短了加热时间，节省了电能;