一種50Mn鋼專用淬火液及50Mn鋼軸承套圈的淬火方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于熱處理淬火技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種50Mn鋼專用淬火液及50Mn鋼軸承套圈的淬火方法。
【背景技術(shù)】
[0002]1863年，英國金相學(xué)家和地質(zhì)學(xué)家展示了鋼鐵在顯微鏡下的六種不同的金相組織，證明了鋼在加熱和冷卻時，內(nèi)部會發(fā)生組織改變，鋼中高溫時的相在急冷時轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N較硬的相。因此金屬通常通過熱處理的方法來改善金屬的強度及金相組織，以獲得人們所期望的性質(zhì)，而淬火介質(zhì)則是獲得高的淬火質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，常用的淬火介質(zhì)有鹽水、水、礦物油、空氣等。傳統(tǒng)的水溶性淬火介質(zhì)具有非常高的冷卻速度，過高的冷卻速度使金屬內(nèi)部產(chǎn)生過高的內(nèi)應(yīng)力，金屬變形增大并使淬火后金屬開裂，不能滿足金屬熱處理的要求。在20世紀(jì)初，礦物油開始被用于淬火冷卻。礦物油的主要成分是飽和烴，性能相對穩(wěn)定，所以得到了廣泛的應(yīng)用。為改善礦物油的冷卻性能，人們又研制以礦物油為基的含有各種添加劑的淬火油，礦物油仍然是主要使用的淬火介質(zhì)。然而，礦物油淬火劑對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，礦物油的閃點較低，在淬火過程中，形成濃煙并有火災(zāi)危險，在油中含有水時這種危險性更是大大加劇，礦物油的降解性很差，所以廢棄的礦物油對環(huán)境的污染的潛在威脅就很大。近年來已有越來越多的企業(yè)在熱處理時放棄使用油淬火，而采用各種水溶性高分子有機物水溶液為合金鋼淬火的冷卻介質(zhì)。如，中國專利公開號為CN 101660027 A，申請日為2008年8月29日的專利申請文件公開了一種水溶性聚醚淬火介質(zhì)，按重量百分比計其組分及含量:水溶性聚醚I?30%、防銹劑0.1?1.0%、消泡劑100?500ppm、復(fù)合殺菌劑0.1?1.0%、pH值調(diào)節(jié)劑0.2?2%，余量為水，水溶性聚醚是環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的縮合物，數(shù)均分子量Mn小于20000。中國專利申請?zhí)枮?2106708.9，申請日為1992年9月10日的專利申請文件公開了一種球鐵磨球的硅酸鹽水溶液淬火處理工藝，以硅酸鹽水溶掖作為球鐵磨球及磨球襯板的熱處理介質(zhì)。在所述的熱處理介質(zhì)的總量中，水玻璃為10%至20%，其余為水，淬火溫度以50°C以下為宜。上述這些淬火劑冷卻速度過高，容易出現(xiàn)淬火后應(yīng)力集中、硬度過大、內(nèi)部組織形態(tài)不均勻、發(fā)生淬火開裂的情況。
[0003]為了克服上述不足之處，中國專利公布號為CN 103205541 A，申請日為2013年4月23日的專利申請文件公開了一種螺紋鋼復(fù)配緩蝕淬火劑及其使用方法，該復(fù)配緩蝕淬火劑由以下按重量份數(shù)計的組分混合得到:羧甲基纖維素鈉O?I份、聚丙烯酸鈉O?I份、苯甲酸鈉0.1?I份、三乙醇胺0.1?2份、鉬酸鈉O?0.1份、氫氧化鈉O?5份、碳酸鈉O?10份、水玻璃5?15份、水70?90份。但是該淬火劑組分復(fù)雜，制備工藝復(fù)雜且使用成本尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]1.要解決的問題
[0005]針對現(xiàn)有淬火液組分復(fù)雜、成本高且冷卻速度過高，容易出現(xiàn)淬火后硬度過大、內(nèi)部組織形態(tài)不均勻、發(fā)生淬火開裂等問題，本發(fā)明提供一種50Mn鋼專用淬火液及50Mn鋼軸承套圈的淬火方法，本發(fā)明的淬火液具有冷卻速度均勻、淬火性能好等優(yōu)點，本發(fā)明制備的淬火液分散性好，耐儲存不易變質(zhì)。采用本發(fā)明淬火方法得到的50Mn鋼軸承套圈硬度高，內(nèi)部組織形態(tài)均勻，沒有淬火裂紋。
[0006]2.技術(shù)方案
[0007]為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0008]一種50Mn鋼專用淬火液，其由水玻璃、NaOH、氯化鈉和水組成，其中，水玻璃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.1?19.1%，NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.1?1.3%，氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25.2?26.3%，余量為水。
[0009]優(yōu)選地，所述的水玻璃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為19.1 %，NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.1%，氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25.2%，余量為水。
[0010]優(yōu)選地，所述的水玻璃的模數(shù)為24，波美度為56。
[0011 ] 一種50Mn鋼軸承套圈的淬火方法，其步驟為:
[0012](I)制備淬火液，按上述的比例稱取水玻璃、NaOH、氯化鈉和水制備成50Mn鋼專用淬火液；
[0013](2)將步驟(I)中制備得到50Mn鋼專用淬火液稀釋I?2倍，然后引入淬火池中備用;
[0014](3)將50Mn鋼軸承套圈加熱至900°C以上，然后保溫2?5h ;
[0015](4)將步驟(3)中保溫結(jié)束后的50Mn鋼軸承套圈浸入步驟(2)中的淬火液中進行淬火；
[0016](5)當(dāng)步驟⑷中50Mn鋼軸承套圈的溫度降至50?80°C時將其從淬火液中取出，然后再加熱至560°C保溫I?2h ;
[0017](6)將步驟(5)中保溫結(jié)束后的50Mn鋼軸承套圈空冷。
[0018]優(yōu)選地，所述的步驟(4)中的淬火池設(shè)有冷卻循環(huán)散熱裝置，控制淬火池內(nèi)淬火液的溫度為25?35°C。
[0019]優(yōu)選地，采用折光儀監(jiān)測淬火池中的淬火液濃度并進行校正，使淬火液濃度波動不超過30%。
[0020]優(yōu)選地，所述的步驟(I)中50Mn專用淬火液的制備方法為:
[0021](I)按比例稱取水并將水加熱；
[0022](2)將按比例稱取的水玻璃加入到步驟(I)中加熱后的水中攪拌使其溶解，得到水玻璃水溶液；
[0023](3)按比例稱取氯化鈉加入到步驟(2)中得到的水玻璃水溶液中攪拌均勻；
[0024](4)按比例加入NaOH，調(diào)節(jié)溶液的pH值；
[0025](5)停止加熱，使步驟(4)中調(diào)節(jié)pH值后的淬火液冷卻至室溫得到上述的一種50Mn鋼專用淬火液。
[0026]優(yōu)選地，所述步驟⑴中加熱溫度為70?85°C。
[0027]優(yōu)選地，所述步驟(2)中攪拌速度為30rpm，攪拌時間為0.5h。
[0028]優(yōu)選地，所述步驟(3)中攪拌0.5h使溶液呈透明狀后進行步驟(4)，所述步驟(4)中調(diào)節(jié)溶液的PH值至8-10。
[0029]本發(fā)明的原理為:淬火介質(zhì)經(jīng)歷了由水溶性淬火介質(zhì)向礦物油的發(fā)展歷程，為了改善淬火介質(zhì)的冷卻性能，人們研宄了以礦物油為基礎(chǔ)的含有各種添加劑的淬火油，使得淬火介質(zhì)的組分朝著越來越復(fù)雜的方向發(fā)展，即使在后來開辟的新的研宄方向:以水溶性高分子有機物為基礎(chǔ)的淬火液，為了獲得比較理想的淬火效果，淬火液中亦添加了各種添加劑，如中國專利公開號為CN 101660027 A和中國專利公布號為CN 103205541 A公開的淬火介質(zhì)，組成成分都非常復(fù)雜，然而淬火效果卻很一般，且容易污染環(huán)境。尤其是針對50Mn鋼制作的回轉(zhuǎn)支撐，其對硬度要求特別嚴(yán)格，太大了不好，太小了也不好，要嚴(yán)格控制在55-62HRC之間，而一般的淬火劑在使用時經(jīng)常會導(dǎo)致硬度超出這個區(qū)間，導(dǎo)致回轉(zhuǎn)支撐報廢，給企業(yè)生產(chǎn)造成極大的浪費，申請人在長期的淬火液研宄實驗中，結(jié)合實際的應(yīng)用情況，意外的發(fā)現(xiàn)，以水玻璃為基礎(chǔ)，在特定濃度的水玻璃溶液中添加一定的氯化鈉熬制一段時間至溶液呈透明狀，再用堿(NaOH)調(diào)節(jié)pH至某一范圍內(nèi)時得到的水玻璃溶液具有優(yōu)異的淬火性能，特別適用于50Mn鋼的淬火工藝，尤其是能保證每次淬火后的硬度在55-62HRC之間，工藝穩(wěn)定。在本發(fā)明的淬火液制備過程中，溫度及NaOH的加入時間對淬火液的性能影響很大，只有在本發(fā)明的溫度條件下(70?85°C )及溶液呈透明狀時再用NaOH調(diào)節(jié)pH后獲得的淬火液性能最佳。本發(fā)明的淬火液在使用時，淬火液的濃度和溫度對其淬火性能的影響很大，隨著淬火池中淬火液濃度的增加，其冷卻速度明顯下降，淬火得到的50Mn鋼軸承套圈硬度過大且內(nèi)部組織形態(tài)不均勻，如果淬火液濃度低，淬火得到的50Mn鋼軸承套圈易出現(xiàn)裂紋，所以在淬火液的使用過程中，采用折光儀測定折光率和測定運動粘度的方法監(jiān)控淬火液的濃度，使淬火液的濃度穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)以保證對50Mn鋼軸承套圈的淬火效果；此外，淬火液的溫度對冷卻性能有一定的影響，本發(fā)明的淬火液最佳使用溫度范圍為25-35°C，為了