[发明专利]高分子淬冷液、其制备方法,以及钢材淬冷的方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及淬冷液，且特别涉及一种可调控淬冷曲线的高分子淬冷液。 

【背景技术】

在钢铁治金工业中，为了提高材料的各种特性通常会对材料施以热处理的治金程序，在治金过程中，包括对钢材加热至800至1000℃，在此温度中进行热均质，并利用适当的淬冷介质进行钢材的淬冷。淬冷是一种利用含淬冷介质的淬冷液快速冷却高温钢材的步骤，其中此淬冷介质可吸收大量的热能，可以为例如空气、水、卤水、油或聚合物溶液。 

而在传统的治金工业中，最常使用的淬冷介质为水或油，其中水或卤水具有使用方便、便宜、无毒等优点，但其冷却过程最为激烈，产品硬度最大，容易产龟裂畸变，而油的淬冷速率较慢，所以钢材较软，但油的成本较高，且长期使用，淬冷油会分解，产生易燃油气而引发火灾，且在操作的过程中产生大量烟雾，影响安全。 

目前各国钢铁加工业发展出一种有机高分子淬冷液，其同时具有油的淬冷速率及水的安全性，且不会像油一样容易发生火灾、烟雾以及环保问题。因此，目前有机高分子淬冷液被广泛地使用。 

然而，因为淬冷液的淬冷效果与其淬冷速率、阻绝特性、比热、黏度及热传导性有关，因此为了获得各种特性的钢材，需要各种不同性质的淬冷液。虽然有机高分子淬冷液同时具水淬冷液及油淬冷液的优点，但仍然无法满足业界的需求，因此需要一种可调控淬冷曲线的新型淬冷液。 

【发明内容】

本发明提供一种高分子淬冷液，包括纳米无机粉体、水溶性聚合物及水，其中该纳米无机粉体、水溶性聚合物及水的重量比为0.05-5∶1-5∶100。 

本发明另提供一种高分子淬冷液的制备方法，包括提供纳米无机粉体，且将该纳米无机粉体均匀分散于水中，以及加入水溶性聚合物至该含纳米无机粉体的水中以形成高分子淬冷液，其中该纳米无机粉体、水溶性聚合物及水的重量比为0.05-5∶1-5∶100。 

本发明还提供一种淬冷钢材的方法，包括：提供钢材；热处理该钢材，以及将该钢材置于上述淬冷液中进行淬冷程序，在该淬冷程序中，最大淬冷速率的温度(temperature of maximum cooling rate)大于600℃，300℃的淬冷速率(cooling rate at 300℃)小于30℃/sec。 

为了使本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下： 

【附图说明】

图1为比较例1淬冷液的淬冷曲线，横轴分别代表时间及冷却速率，纵轴代表温度，其显示300℃的淬冷速率并未明显改变。 

图2为比较例2淬冷液的淬冷曲线，横轴分别代表时间及冷却速率，纵轴代表温度，其显示300℃的淬冷速率并未明显改变。 

图3A-3B为实施例1淬冷液的淬冷曲线，横轴分别代表时间及冷却速率，纵轴代表温度，其显示最大冷却速率及300℃的淬冷速率会随着无机粉体的增加而降低。 

图4为实施例2淬冷液的淬冷曲线，横轴分别代表时间及冷却速率，纵轴代表温度，其显示最大冷却速率及300℃的淬冷速率会随着无机粉体的增加而降低。 

图5为实施例3淬冷液的淬冷曲线，横轴代表时间，纵轴代表温度，其显示300℃的淬冷速率会随着无机粉体的增加而降低。 

图6为实施例4淬冷液的淬冷曲线，横轴代表时间，纵轴代表温度，其显示300℃的淬冷速率会随着无机粉体的增加而降低。 

图7为实施例5淬冷液的淬冷曲线，横轴代表时间，纵轴代表温度，其显示300℃的淬冷速率会随着无机粉体的增加而降低。 

【具体实施方式】

本发明系提供一种高分子淬冷液，包括纳米无机粉体、水溶性聚合物及水，此高分子淬冷液可调控钢材的冷却速率、强度、硬度及淬冷曲线。 

本发明中所述的无机粉体可为层状黏土的粉末，包括，但不限于，滑石(talc)、绿土黏土(smectite clay)、蛭石(vermiculite)、多水高岭土(halloysite)、绢云母(sericite)、皂石(saponite)、蒙脱石(montmorillonite)、贝得石(beidellite)、绿脱石(nontronite)、云母(mica)、水辉石(hectorite)或上述的组合。应注意的是，不同的无机粉体会具有不同的效果。无机粉体的尺寸介于0.2～10μm之间，优选介于0.2～5.0μm之间，使无机粉体可充分地分散于淬冷液中，以增加淬冷液的黏度及热传导阻绝效果。