本发明涉及热处理,具体为一种金属热处理工艺。
背景技术:
1、淬火是金属的一种热处理工艺,是提高钢制材料综合性能的关键步骤之一。淬火介质是淬火工艺中不可或缺的重要成分,传统的淬火介质以淬火油为主,为了相应可持续发展理念,目前以“水代油”的淬火液成为市场主流,淬火液主要是水和高分子化合物的组合物,利用高分子化合物在金属表面沉积形成薄膜等解决水冷却速度快和易脆裂问题。
2、然而,水基淬火液在整个冷却过程中具有相对较高的冷却速度,存在冷速控制不足的问题,通常情况下容易出现高温冷速控制得当但低温下冷速过快的情况,对于大型钢制结构,容易形成表面骤冷,内部应力不足而产生淬火开裂的问题。此外,采用超高分子量的聚合物,易导致粘度大,冷却参数波动大等问题。在淬火热处理工艺中水基淬火液的合理应用仍是一个挑战。
技术实现思路
1、针对现有技术中的不足之处,本发明提出了一种采用水基淬火液为介质的热处理工艺,水基淬火液由两种不同分子量的聚醚结合其它助剂构成的水基淬火液组合物,其冷却参数波动起伏小,能维持高低温下的冷速适中,避免低温冷速过快导致钢制结构淬火开裂的问题。
2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
3、一种金属热处理工艺,包括以下步骤:
4、1)将钢材样坯件加热到900~1000℃,保温2~4h,实现奥世体化;
5、2)投入到质量浓度20-30%的水基淬火液溶液为淬火介质的淬火系统中进行淬火处理;
6、3)冷却至室温,用清水清洗淬火件后于590~610℃回火处理,保温2~4h;
7、4)取出钢材样坯件空冷到室温;
8、其中,所述水基淬火液溶液是由水基淬火液组合物配制而成,包括如下组分:
9、
10、其中,所述聚醚a是由烯丙基聚氧乙烯醚与苯乙烯、丙烯酸以及丙烯酰胺通过乳液聚合制得;
11、所述聚醚b是由羟乙基纤维素与二乙醇胺反应后作为起始剂,在催化剂的存在下与环氧乙烷和环氧丙烷进行聚合反应制得纤维素基嵌段聚醚。
12、进一步地,所述聚醚a的制备过程如下:
13、s1、在反应瓶中加入烯丙基聚氧乙烯醚、苯乙烯、丙烯酸以及丙烯酰胺常温下搅拌混合均匀;
14、s2、配制乳化剂水溶液,随后加入到步骤s1的反应瓶中,搅拌均匀并升温至70-80℃;
15、s3、配制引发剂水溶液,搅拌过程中逐滴滴加至步骤s2的反应瓶中,继续反应3-5h,降温后出料。
16、进一步地,所述烯丙基聚氧乙醚与苯乙烯、丙烯酸以及丙烯酰胺的摩尔比为1:80~100:20~40:10~20;所述烯丙基聚氧乙醚的分子量为1000~2400;乳化剂和引发剂用量分别为单体总和质量的2%和0.5~2%。
17、进一步地,所述乳化剂水溶液是由十二烷基苯磺酸钠与水配制而成;所述引发剂水溶液是由过硫酸钾或过硫酸铵与水配制而成。
18、进一步地,所述聚醚b的制备过程如下:
19、1)羟乙基纤维素溶解于dmso中,随后加入五倍量的二氯亚砜,于60-80℃搅拌反应制得氯化羟乙基纤维素;随后重新溶解在dmso中,加入10倍量的二乙醇胺,于80-100℃下反应过夜,制得二乙醇胺基纤维素;
20、2)将制得的二乙醇胺基纤维素投入至高压反应釜中,加入甲醇钠甲醇溶液作为催化剂,在100-140℃依次与环氧丙烷和环氧乙烷进行聚合反应,制得纤维素基嵌段聚醚。
21、进一步地,所述二乙醇胺基纤维素、环氧丙烷以及环氧乙烷的质量比为0.05:3~5:1。
22、进一步地,所述杀菌剂为三嗪、亚甲基双吗啉或二甲基噁唑烷。
23、进一步地,所述防锈剂选自硼酸、硼酸酯、异壬酰胺基己酸中的一种。
24、进一步地,所述消泡剂为硅类消泡剂。
25、与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明提供的热处理工艺以水基淬火液为淬火介质,淬火介质结合了水和油的特点,能提高钢材的淬透性,避免淬火开裂变形。本发明中淬火液组合物以中高分子量的聚醚组合物为主,辅以防锈剂、杀菌剂以及消泡剂加水配制成的水基淬火液成分简单,不含无机盐、超高分子量有机物,避免了淬火过程中无机物析出造成钢制结构表面腐蚀以及粘度过大吸附在钢制结构表面造成浪费等问题;聚醚a和聚醚b相互配合,协同作用有效调整淬火液的黏稠度,进而实现控制冷却速度的目的,冷速参数波动起伏小,克服了淬火后工件内部应力不足而产生淬火开裂的问题;其余助剂与聚醚组合物混合时的相容性好,提高了工件产品的质量。
1.一种金属热处理工艺,其特征在于,包括以下步骤:
2.如权利要求1所述的金属热处理工艺,其特征在于,所述聚醚a的制备过程如下:
3.如权利要求1所述的金属热处理工艺,其特征在于,所述烯丙基聚氧乙醚与苯乙烯、丙烯酸以及丙烯酰胺的摩尔比为1:80~100:20~40:10~20;所述烯丙基聚氧乙醚的分子量为1000~2400;乳化剂和引发剂用量分别为单体总和质量的2%和0.5~2%。
4.如权利要求1所述的金属热处理工艺,其特征在于,所述乳化剂水溶液是由十二烷基苯磺酸钠与水配制而成;所述引发剂水溶液是由过硫酸钾或过硫酸铵与水配制而成。
5.如权利要求1所述的金属热处理工艺,其特征在于,所述聚醚b的制备过程如下:
6.如权利要求1所述的金属热处理工艺,其特征在于,所述二乙醇胺基纤维素、环氧丙烷以及环氧乙烷的质量比为0.05:3~5:1。
7.如权利要求1所述的金属热处理工艺,其特征在于,所述杀菌剂为三嗪、亚甲基双吗啉或二甲基噁唑烷。
8.如权利要求1所述的金属热处理工艺,其特征在于,所述防锈剂选自硼酸、硼酸酯、异壬酰胺基己酸中的一种。
9.如权利要求1所述的金属热处理工艺,其特征在于,所述消泡剂为硅类消泡剂。