[发明专利]一种50Mn钢专用淬火液的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于热处理淬火技术领域，更具体地说，涉及一种50Mn钢专用淬火液的制备方法及其应用。

背景技术

1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。因此金属通常通过热处理的方法来改善金属的强度及金相组织，以获得人们所期望的性质，而淬火介质则是获得高的淬火质量的关键因素之一，常用的淬火介质有盐水、水、矿物油、空气等。传统的水溶性淬火介质具有非常高的冷却速度，过高的冷却速度使金属内部产生过高的内应力，金属变形增大并使淬火后金属开裂，不能满足金属热处理的要求。在20世纪初，矿物油开始被用于淬火冷却。矿物油的主要成分是饱和烃，性能相对稳定，所以得到了广泛的应用。为改善矿物油的冷却性能，人们又研制以矿物油为基的含有各种添加剂的淬火油，矿物油仍然是主要使用的淬火介质。然而，矿物油淬火剂对环境造成严重污染，矿物油的闪点较低，在淬火过程中，形成浓烟并有火灾危险，在油中含有水时这种危险性更是大大加剧，矿物油的降解性很差，所以废弃的矿物油对环境的污染的潜在威胁就很大。近年来已有越来越多的企业在热处理时放弃使用油淬火，而采用各种水溶性高分子有机物水溶液为合金钢淬火的冷却介质。如，中国专利公开号为CN 101660027 A，申请日为2008年8月29日的专利申请文件公开了一种水溶性聚醚淬火介质，按重量百分比计其组分及含量：水溶性聚醚1～30％、防锈剂0.1～1.0％、消泡剂100～500ppm、复合杀菌剂0.1～1.0％、pH值调节剂0.2～2％，余量为水，水溶性聚醚是环氧乙烷和环氧丙烷的缩合物，数均分子量Mn小于20000。中国专利申请号为92106708.9，申请日为1992年9月10日的专利申请文件公开了一种球铁磨球的硅酸盐水溶液淬火处理工艺，以硅酸盐水溶掖作为球铁磨球及磨球衬板的热处理介质。在所述的热处理介质的总量中，水玻璃为10％至20％，其余为水，淬火温度以50℃以下为宜。上述这些淬火剂的主要成分是水，冷却速度过高，容易出现淬火后硬度过大、内部组织形态不均匀、发生淬火开裂的情况。

为了克服上述不足之处，中国专利公布号为CN 103205541 A，申请日为2013年4月23日的专利申请文件公开了一种螺纹钢复配缓蚀淬火剂及其使用方法，该复配缓蚀淬火剂由以下按重量份数计的组分混合得到：羧甲基纤维素钠0～1份、聚丙烯酸钠0～1份、苯甲酸钠0.1～1份、三乙醇胺0.1～2份、钼酸钠0～0.1份、氢氧化钠0～5份、碳酸钠0～10份、水玻璃5～15份、水70～90份。但是该淬火剂组分复杂，制备工艺复杂且使用成本高。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有淬火液组分复杂、制备方法不适用于制备50Mn钢专用淬火液及现有淬火液存在冷却速度过高，容易出现淬火后硬度过大、内部组织形态不均匀、发生淬火开裂等问题，本发明提供一种50Mn钢专用淬火液的制备方法及其应用，本发明制备得到的淬火液分散性好，耐储存不易变质，且具有冷却速度均匀、淬火性能好等优点。本发明制备的淬火液可应用于50Mn钢的淬火工艺中，对50Mn钢的淬硬层深，淬火硬度均匀且内部组织形态均匀，没有淬火裂纹。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种50Mn专用淬火液的制备方法，该50Mn专用淬火液由水玻璃、NaOH、氯化钠和水组成，其中，水玻璃的质量分数为18.1～19.1％，NaOH的质量分数为1.1～1.3％，氯化钠的质量分数为25.2～26.3％，余量为水，其步骤为：

(1)按比例称取水并将水加热；

(2)将按比例称取的水玻璃加入到步骤(1)中加热后的水中搅拌使其溶解，得到水玻璃水溶液；

(3)按比例称取氯化钠加入到步骤(2)中得到的水玻璃水溶液中搅拌均匀；

(4)按比例加入NaOH，调节溶液的pH值；

(5)停止加热，使步骤(4)中调节pH值后的淬火液冷却至室温得到50Mn钢专用淬火液。

优选地，所述的水玻璃的模数为24，波美度为56。

优选地，所述步骤(1)中加热温度为70～85℃。

优选地，所述步骤(2)中搅拌速度为30rpm，搅拌时间为0.5h。

优选地，所述步骤(3)中搅拌0.5h使溶液呈透明状后进行步骤(4)。

优选地，所述步骤(4)中调节溶液的pH值至8-10。