[发明专利]一种水溶性淬火液及其制备方法、处理盾构机刀圈的方法和淬火盾构机刀圈

说明书

本发明属于淬火液技术领域，具体涉及一种水溶性淬火液及其制备方法、处理盾构机刀圈的方法和淬火盾构机刀圈。本发明提供了一种水溶性淬火液，包括如下质量百分含量的组分：10～15％KNO₃，25～35％NaNO₂，25～30％NaNO₃和20～33％水。所述KNO₃、NaNO₂和NaNO₃在淬火过程中会以小晶粒形态析出在淬火工件表面，引发蒸汽膜破裂，提高淬火工件在500℃以上的冷却速度；同时水提高了淬火液的淬火烈度，使淬火液在高温下仍具有较高的冷却速度。本发明提供的淬火液在上述限定的质量百分含量的各组分的共同作用下使淬火液在高温下仍具有较高的冷却速度，能够提高淬火工件的硬度和韧性。

技术领域

本发明属于淬火液技术领域，具体涉及一种水溶性淬火液及其制备方法、处理盾构机刀圈的方法和淬火盾构机刀圈。

背景技术

盾构机是专用于硬质岩层掘进的超大型机械设备，盾构机利用刀盘上固定的可更换式盘形滚刀对岩石进行贯入、碾压，进而逐步贯通隧洞。在硬岩地质条件下，由于刀圈在工作过程中需承受剧烈的冲击与磨损，使得刀圈极易发生失效。

加工盾构机刀圈过程中的热处理是保证刀圈寿命的最终工艺，也是提高刀圈寿命的最直接、最有效方式，并且热处理过程中淬火介质是决定刀圈热处理效果的根本因素之一。盾构机刀圈的尺寸较大，且精度要求高，一般的水淬应力过大，易使刀圈变形和开裂；而空淬或风冷的冷速不足，易使刀圈形成上贝氏体，降低刀圈的性能，缩短刀圈的寿命。目前，对盾构机刀圈进行热处理常用的淬火介质是有机动植物油，油淬冷速适中，可淬透刀圈，基本能够保证刀圈的硬度和韧性，使刀圈符合使用要求。但是随着盾构机刀圈应用领域的推广，其性能要求也越来越高，常规的油淬已难以满足盾构机刀圈对硬度和韧性的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种水溶性淬火液，本发明提供的水溶性淬火液具有较快的淬火冷却速度，使工件淬透性好且淬火均匀，能够提高工件的硬度和韧性。

本发明提供了一种水溶性淬火液，包括如下质量百分含量的组分：10～15％KNO₃，25～35％NaNO₂，25～30％NaNO₃和20～33％水。

优选的，包括如下质量百分含量的组分：10.2～11.11％KNO₃，28.57～33.33％NaNO₂，30.61～33.33％NaNO₃和22.22～30.61％水。

本发明还提供了上述技术方案所述水溶性淬火液的制备方法，包括以下步骤：

将KNO₃、NaNO₂和NaNO₃混合后进行熔融，得到熔盐；

将所述熔盐与水混合，得到所述水溶性淬火液。

优选的，所述熔融的温度为140～180℃。

本发明还提供了一种处理盾构机刀圈的方法，包括以下步骤：采用水溶性淬火液对盾构机刀圈进行等温淬火，得到淬火盾构机刀圈；

所述水溶性淬火液为上述技术方案所述水溶性淬火液或由上述技术方案所述制备方法制备得到的水溶性淬火液。

优选的，所述等温淬火的温度为300～400℃，时间为1h～3h。

优选的，加热至所述等温淬火温度的升温速率为10～40℃/min。

本发明还提供了上述技术方案所述方法制备得到的淬火盾构机刀圈，所述淬火盾构机刀圈硬度为57～58HRC，冲击吸收功为9.8～11.7J。