[发明专利]一种热处理用淬火介质

说明书

技术领域

本发明涉及碳素钢紧固件的热处理工艺领域，特别是涉及一种热处理用淬火介质。

背景技术

目前，国内外用于热处理淬火的介质有：水、盐水溶液、聚合物水溶液、油等。各种介质适用于不同材质、不同规格等零件的淬火热处理。碳素钢紧固件的淬火根据零件的规格(或有效加热尺寸)、形状、截面积变化等情况，一般选用5％～15％的NaCl水溶液、聚合物水溶液、油等介质。采用油淬火容易造成淬火硬度低、硬度有软点的情况。聚合物水溶液价格太高，在工业上的应用难以推广，而且其应用范围具有较大的局限性，对于稍大规格零件的淬火其冷却速度远远不够。

5％～15％的NaCl水溶液是碳素钢紧固件淬火最常用的淬火介质。碳素钢紧固件的淬火，产品在5％～15％的NaCl水溶液这类冷却速度快的淬火介质中的冷却时间，对于淬火的质量影响相当大：冷却时间稍长点，就会出现开裂现象；冷却时间稍短点，又达不到淬火目的，不但硬度低还可能有软点存在。对于紧固件行业的小规格碳素钢螺栓、螺钉、螺母这一类产品的热处理，采用5％～15％的NaCl水溶液进行淬火，由于在冷却液中的冷却时间无法控制，产品在马氏体开始转变温度点(Ms)以下的冷却速度过快，会频繁出现淬火开裂现象。若采用聚合物水溶液、油等冷却介质淬火，聚合物水溶液太贵且冷却能力也有限，油的冷却能力太低。

发明内容

本发明的目的是提供一种热处理用淬火介质以解决小规格碳素钢零件尤其是紧固件类的螺栓螺钉螺母，采用5％～15％的NaCl水溶液淬火容易频繁出现淬火开裂现象的技术问题。

本发明是这样实现的：

本发明的一种热处理用淬火介质，该淬火介质是采用NaCl与水配置而成的浓度(质量百分含量)为25％～30％的NaCl水溶液，适用于小规格碳素钢零件产品的淬火热处理。该淬火介质的淬火冷却速度介于5％～15％NaCl水溶液和油之间，可以在保证淬火质量的前提下最大限度降低淬火开裂倾向。

淬火介质适用于小规格碳素钢零件产品的尺寸(或规格)包括有效厚度7mm以下的棒料类零件，尤其适用于等效螺纹规格M8以下的螺栓、等效螺纹规格M14以下的螺母等紧固件行业类零件。

本发明采用NaCl与水配置成浓度(质量百分含量)为25％～30％的NaCl水溶液作为淬火介质，保证淬火质量的前提下可有效降低淬火开裂倾向，避免出现开裂现象，提升淬火质量和生产效率。

附图说明

图1是本发明的技术原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明是这样实施的：

本发明采用的热处理淬火介质配方：溶质选用纯净的NaCl固态X千克，溶剂选用液态纯净水Y千克，配置而成浓度或质量百分含量(X/(X+Y))为25％～30％的NaCl水溶液，即X/(X+Y)＝25％～30％。

在上述技术方案中，必须严格控制固溶态NaCl和液态纯净水的纯度，确保配置的淬火介质浓度处于25％～30％范围内。

本发明碳素钢淬火的目的是为了获得高硬度的马氏体组织。根据过冷奥氏体冷却转变理论，过冷奥氏体转变为马氏体的关键在于淬火冷却速度的大小，冷却速度V必须大于临界冷却速度Vc才能避开C曲线的鼻子防止珠光体转变，这是发生马氏体转变的前提条件。但是，在这个前提下又应尽量缓慢冷却，以减少钢中的内应力。为此，可根据C曲线图(如图1所示)，应使淬火工作在过冷奥氏体最不稳定的温度范围(650～500)℃进行快冷(即与C曲线的“鼻尖”相切)；另一方面，为减少马氏体转变的组织应力，防止变形和开裂，在马氏体开始转变温度(Ms)以下，即温度(300～100)℃范围的冷却速度则需要尽可能小些。相对于热应力，马氏体转变产生的组织应力对产品开裂的贡献是主要的。因此，在300℃以下的冷却速度越慢越好。

与常用的5％～15％的NaCl水溶液淬火介质相比，本发明采用NaCl与水配置成浓度(质量百分含量)为25％～30％的NaCl水溶液作为淬火介质，通过适当提高淬火介质的浓度来降低淬火冷却速度，从而减少淬火热应力与组织应力，进而降低淬火开裂的倾向。于此同时，该浓度淬火介质的冷却速度能够保证小规格碳素钢紧固件产品的淬火质量，即淬火回火后可满足产品性能要求。成功解决了小规格碳素钢零件采用5％～15％的NaCl水溶液淬火频繁出现淬火开裂技术难题。因此，本发明可在碳素钢产品热处理领域进行推广，尤其是在紧固件行业的碳素钢螺栓螺钉等。

实验例1：

试验检测数据如下：