[发明专利]用于碳钢紧固件热处理的水剂淬火介质

说明书

技术领域

本发明涉及热处理领域，具体涉及连续式可控气氛网带炉内用于碳钢紧固件热处理的水剂淬火介质。

背景技术

加热工件在淬火介质冷却分为三个阶段：1、蒸汽膜冷却阶段；2、沸腾冷却阶段；3、对流冷却阶段。理想的淬火介质希望在蒸汽膜冷却阶段冷却速度慢一些，避免处于奥氏体和过冷奥氏体状态的工件因冷却速度快，收缩急剧变形过大；在沸腾冷却阶段即过冷奥氏体最不稳定区间(大约600-400℃)希望冷却快，避免发生珠光体类转变；在对流冷却阶段即希望进入马氏体转变区，冷却速度越慢越好，减少马氏体转变体积胀大产生的应力，减少变形和防止开裂。紧固件采用低碳钢材料，大多在连续式网带炉做浅层渗碳淬火、回火，热处理后做磷化或电镀等表面处理；紧固件采用中碳钢材料，大多在连续式网带炉做淬火、回火、发黑三道工序，或不发黑，热处理后做电镀等表面处理。淬火介质选用快速光亮淬火油或水溶性聚合物淬火剂。快速光亮淬火油适用小规格碳钢和各类合金钢材质紧固件热处理，优点是热处理后变形及开裂倾向小，缺点是淬火油配制和使用成本都较高，不能处理市场需求量大的大规格碳钢材质紧固件。用低浓度水溶性聚合物淬火剂，优点是能解决大规格碳钢材质紧固件热处理，缺点是淬火后会生锈，影响在连续式网带炉做的发黑紧固件质量，在沸腾冷却阶段冷速不够快，做大规格碳钢材质紧固件容易产生软点，而且也存在配制和使用成本相对较高的问题。热处理工作者一直在寻求改进油剂和水剂淬火介质方法：1、提高淬火油沸腾冷却阶段冷速，目前最快冷速可达110-120℃/秒，对大规格低合金钢材质紧固件有帮助，但大规格碳钢材质紧固件油淬，还是不行；2、对水基淬火介质是降低对流冷却阶段冷却速度，提高沸腾冷却阶段冷速，避免大规格碳钢材质紧固件产生淬火软点。目前应用最广泛的水溶性聚合物淬火剂是PAG聚醚类水溶液，高浓度PAG聚醚类水溶液对流冷却阶段冷速接近快速光亮淬火油；低浓度PAG聚醚类水溶液沸腾冷却阶段冷速接近清水，不如无机盐水溶液冷速快；固PAG聚醚类水溶液还不能完全替代油和无机盐水。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供用于碳钢紧固件热处理的水剂淬火介质，能够克服目前水剂淬火后生锈的问题，同时能够避免大规格碳钢材质紧固件产生淬火软点，并且能够减小碳钢紧固件涨大缩小的变形量，制造成本低。

为解决上述现有的技术问题，本发明采用如下方案：用于碳钢紧固件热处理的水剂淬火介质，由以下成分组成且各组分的质量分数为：

作为优选，各组分的质量分数为：

作为优选，各组分的质量分数为：

作为优选，各组分的质量分数为：

有益效果：

本发明采用上述技术方案提供用于碳钢紧固件热处理的水剂淬火介质，能够克服目前水剂淬火后生锈的问题，同时能够避免大规格碳钢材质紧固件产生淬火软点，并且能够减小碳钢紧固件涨大缩小的变形量，制造成本低。

具体实施方式

实施例一：

用于碳钢紧固件热处理的水剂淬火介质，由以下成分组成且各组分的质量分数为：

制备水剂淬火介质时，先将聚丙烯酰胺溶解在50-60℃的水中，搅拌均匀，然后与亚硝酸钠、碳酸钠、苯甲酸钠一起溶解倒入水槽内，启动喷射搅拌。

水剂淬火介质中加入聚丙烯酰胺能够有效降低对流冷却阶段的冷速；加入亚硝酸钠能够有效地防止水剂淬火后生锈；加入碳酸钠能够有效提高沸腾冷却阶段地冷速，避免大规格碳钢材质紧固件产生淬火软点问题；加入苯甲酸钠能够起防腐剂作用，避免水剂污染。

实际使用时，水剂淬火介质的使用温度为20-50℃，可用折光仪和比重计控制水剂淬火介质的浓度。

表1为国产5％聚合物水剂、国产5％PAG水剂与本发明水剂淬火介质的冷却性能对照表：

表1

表2为国产快速淬火油、国产5％PAG水剂与本发明水剂淬火介质的综合性能对照表：

表2

表3为国产快速淬火油、国产5％PAG水剂与本发明水剂淬火介质的各项应用实例表：

表3