一種熱處理油及其製備方法
2023-09-13 11:54:10
專利名稱：一種熱處理油及其製備方法
技術領域：
本發明金屬材料的淬火領域，具體涉及一種熱處理油及其製備方法。
背景技術：
金屬熱處理是機械製造中的重要工藝之一，與其他加工工藝相比，熱處理一般 不改變工件的形狀和整體的化學成分，而是通過改變工件內部的顯微組織，或改變工件 表面的化學成分，賦予或改善工件的使用性能。淬火是金屬熱處理最重要的工藝之一， 它是將金屬工件放在一定的介質中加熱到適宜的溫度，並在此溫度中保持一定時間後， 又在淬火介質中以不同速度冷卻的一種工藝。淬火時，最常用的冷卻介質是水溶性淬火劑和油。用水基淬火劑淬火的工件， 容易得到高的硬度和光潔的表面，不容易產生淬不硬的軟點，但卻易使工件變形嚴重， 嚴重時發生開裂。用油作淬火介質時，雖然工件不易變形，但是存在工件淬火後得不到 所期望的硬度問題。一般解決工件使用淬火油淬火後工件硬度的方法是使用蒸汽膜破裂 劑，現在市售產品大多以聚異丁烯、乙烯丙烯共聚物、石油樹脂為蒸汽膜破裂劑，但是 這些物質的熱穩定性差，使用過程中易斷裂為小分子物質，從而影響冷速。中國發明專 利CN02801474揭示了一種熱處理油，由混合的低運動黏度基礎油和高運動黏度基礎油混 合而成，其中加有蒸汽膜破裂劑聚丁烯5%。該油品的變形量較小，但是聚丁烯在長時間 的使用中易分解，導致冷速變化，從而達不到所需的硬度。浙青的熱穩定性與冷卻性能很好，但是易於粘附在工件上造成工件淬火後光亮 性較差。如中國發明專利92104042公開了一種快速淬火油，由基礎油和催冷劑、光亮 劑、抗氧劑構成。其蒸汽膜破裂劑為丙烷浙青。該油品冷速穩定，但是浙青易吸附在工 件表面造成工件熱處理後光亮性不足。
發明內容
本發明解決的問題在於提供一種熱處理油，具有很高的冷卻性能、氧化穩定性 和熱穩定性，且淬火後產品的光亮性好。本發明還提供該熱處理油的製備方法。為了解決上述技術問題，本發明的技術方案為—種熱處理油，包括以下重量百分比的成分94% 99%的基礎油和 6%的複合酯，所述複合酯通過包含多元醇和二元 羧酸的原料反應得到。作為優選，所述基礎油為礦物油、聚α烯烴合成油中的一種或兩種的組合物。作為優選，所述基礎油40°C下運動黏度為7mm2/s 60mm2/s。作為優選，所述複合酯40°C運動黏度為1000mm2/s 50000mm2/s。作為優選，所述多元醇和二元羧酸的質量比為3 5 2 6。作為優選，所述原料還包括一元羧酸或一元醇，或還同時包括一元羧酸和一元作為優選，所述多元醇為新戊二醇、三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、三羥甲基 丁烷、季戊四醇酯、雙季戊四醇酯中的一種或幾種。作為優選，所述二元羧酸為草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸中的一種 或幾種。作為優選，所述一元羧酸為新庚酸、新辛酸、新壬酸、異壬酸、新癸酸中的一 種或幾種。作為優選，所述一元醇為己醇、辛醇、癸醇、月桂醇中的一種或幾種。作為優選，所述原料還包括一元羧酸時，多元醇、二元羧酸和一元羧酸的質量 比為3 5 2 6 1 4。作為優選，所述原料還包括一元醇時，多元醇、二元羧酸和一元醇的質量比為 3 5 ； 2 6 ； 1 3ο作為優選，所述原料還同時包括一元羧酸和一元醇時，多元醇、二元羧酸、一 元羧酸和一元醇的質量比為3 5 2 6 1 3 1 2。一種熱處理油的製備方法，包括a)將包含多元醇和二元羧酸的原料混合反應生成複合酯；b)將佔重量百分比94% 99%的基礎油和 6%的複合酯混合即得到產品。本發明提供的熱處理油包括基礎油和作為蒸汽膜破裂劑的複合酯，冷卻性能很 好，具有特性溫度高，高溫冷速大的優點；氧化穩定性和熱穩定性好，在長時間的使用 過程中冷卻性能變化小，使用壽命長，且淬火後熱處理油不會粘附在產品上，產品的光 亮性好。
圖1為本發明實施例1提供的熱處理油的冷卻曲線圖；圖2為本發明實施例2提供的熱處理油的冷卻曲線圖；圖3為本發明實施例3提供的熱處理油的冷卻曲線圖；圖4為本發明實施例3提供的熱處理油的新油與使用半年的油的冷卻性能對比曲 線圖。
具體實施例方式為了進一步了解本發明，下面結合實施例對本發明優選實施方案進行描述，但 是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發明的特徵和優點，而不是對本發明權利要 求的限制。本發明提供一種用於淬火的熱處理油，包括94% 99%的基礎油和 6%蒸 汽膜破裂劑。基礎油優選為礦物油、聚α烯烴合成油中的一種或兩種的組合物。基礎油 的40°C運動黏度低於7mm2/S時，閃點較低，容易出現著火的危險；超過60mm7S時， 複合酯對基礎油的冷速提高不明顯，因此本發明優選使用40°C下運動黏度為7mm2/S 60mm2/s的基礎油。本發明中蒸汽膜破裂劑採用複合酯，複合酯通過包含多元醇和二元羧酸的原料反應得到。優選使用40°C運動黏度為1000mm2/s 50000mm2/s的複合酯，多元醇和二 元羧酸的質量比為3 5 2 6。生成複合酯的反應物還包括其它的組合多元醇、二元羧酸和一元羧酸，質 量比優選為3 5 2 6 1 4;多元醇、二元羧酸和一元醇，質量比優選為3
5 2 6 1 3;多元醇、二元羧酸、一元羧酸和一元醇，質量比優選為3 5 2
6 1 3 1 2。多元醇可為新戊二醇、三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、三羥甲基丁烷、季戊四 醇酯、雙季戊四醇酯中的一種或幾種。二元羧酸為草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸中的一種或幾種。一元羧酸為新庚酸、新辛酸、新壬酸、異壬酸、新癸酸中的一種或幾種。一元醇為己醇、辛醇、癸醇、月桂醇中的一種或幾種。實施例1 本實施例提供的熱處理油包括基礎油99重量份、複合酯1重量份。其中基礎 油為礦物油；複合酯為質量比為3 5 3的新戊二醇、草酸和新庚酸反應得到。將製備的熱處理油做冷卻性能測試，測試結果如圖1所示，圖1為本發明實施例 1提供的熱處理油的冷卻曲線圖。圖1中，曲線1為冷卻速度曲線，曲線2為冷卻時間曲線，測試溫度從850°C開 始。從圖1中可以看出，如曲線1所示，本發明提供的熱處理油在400°c以上的高溫區， 最大冷卻速度Vmax為90.7°C /s,此時對應的冷卻溫度TVmax為638.0°C，也就是說熱 處理油在高溫階段有高的冷卻速度，這樣有利於使晶粒細小，提高工件性能。當冷卻到 300V時的冷卻速度為7.0V /s，從850V冷卻到600V的時間為7.0s、冷卻到400V的時間 為13.7s、冷卻到200°C的時間為55.0s，可見本實施例提供的熱處理油在400°C以下的低 溫階段冷卻速度變慢，冷卻時間變長，因此可以減小工件的內應力，防止工件開裂。使用本實施例提供的熱處理油對外徑面為150mm的GGrl5軸承鋼進行淬火，淬 火加熱溫度為840°C，淬火後測量GGrl5軸承鋼的硬度為HRC64，無開裂現象，且光亮 性好，進行180°C回火達到技術要求。實施例2 本實施例提供的熱處理油包括基礎油97重量份、複合酯3重量份。其中基礎 油為聚α烯烴合成油；複合酯為質量比為4 5 2的三羥甲基乙烷、丙二酸和己醇反 應得到。將製備的熱處理油做冷卻性能測試，測試結果如圖2所示，圖2為本發明實施例 2提供的熱處理油的冷卻曲線圖。圖2中，曲線1為冷卻速度曲線，曲線2為冷卻時間曲線，測試溫度從850°C開 始。從圖2中可以看出，如曲線1所示，本發明提供的淬火油在400°C以上的高溫區， 最大冷卻速度Vmax為100.8°C /s,此時對應的冷卻溫度TVmax為663.7°C，也就是說熱 處理油在高溫階段有高的冷卻速度，這樣有利於使晶粒細小，提高工件性能。當冷卻到 300°C時的冷卻速度為7+OV/s，從850°C冷卻到600°C的時間為6.1 s、冷卻到400°C的時間 為12.4s、冷卻到200°C的時間為53.5s，可見本實施例提供的熱處理油在400°C以下的低 溫階段冷卻速度變慢，冷卻時間變長，因此可以減小工件的內應力，防止工件開裂。
使用本實施例提供的熱處理油對截面為15mm的65Mn彈簧鋼進行淬火，淬火加 熱溫度為830°C，淬火後測量65Mn彈簧鋼的硬度為HRC60，無開裂現象，且光亮性好， 進行480 0C回火達到技術要求。實施例3 本實施例提供的熱處理油包括基礎油95重量份、複合酯5重量份。其中基礎 油為礦物油；複合酯為質量比為3 4 2 1的季戊四醇酯、丁二酸、新辛酸和月桂醇 反應得到。將製備的熱處理油做冷卻性能測試，測試結果如圖3所示，圖3為本發明實施例 3提供的熱處理油的冷卻曲線圖。圖3中，曲線1為冷卻速度曲線，曲線2為冷卻時間曲線，測試溫度從850°C開 始。從圖3中可以看出，如曲線1所示，本發明提供的淬火劑在400°C以上的高溫區， 最大冷卻速度Vmax為105.5°C /s,此時對應的冷卻溫度TVmax為667.3°C，也就是說熱 處理油在高溫階段有高的冷卻速度，這樣有利於使晶粒細小，提高工件性能。當冷卻到 300°C時的冷卻速度為7.00C /s，從850°C冷卻到600°C的時間為5.8s、冷卻到400°C的時間 11.9s、冷卻到200°C的時間為53.3s，可見本實施例提供的熱處理油在400°C以下的低溫階 段冷卻速度變慢，冷卻時間變長，因此可以減小工件的內應力，防止工件開裂。使用本實施例提供的熱處理油對截面為15mm的60Si2Mn彈簧鋼進行淬火，淬 火加熱溫度為870°C，淬火後測量60Si2Mn彈簧鋼的硬度為HRC60，無開裂現象，且光 亮性好，回火採用460°C達到技術要求。本實施例製備的熱處理油連續使用半年後，再對其做冷卻性能測試，請參考圖 4，圖中曲線Al、曲線A2表示本發明所提供熱處理油的新油的冷卻性能，曲線Bi、曲 線B2表示使用半年後的油的冷卻性能，由比較可知，本發明所提供的熱處理油的穩定性 高，不易分解，使用壽命長。而一般的熱處理油連續使用半年後，其冷卻性能會大大下 降。本發明所提供的熱處理油與市面上最常見的淬火油相比，不但最大冷速大、特 性溫度高，且工件變形量小，淬火後產品的光亮性好；該油使用壽命長，長時間高溫使 用不分解，帶出量少，經濟實用。以上對本發明所提供的一種熱處理油及其製備方法進行了詳細介紹。本文中應 用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助 理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在 不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也 落入本發明權利要求的保護範圍內。
權利要求
1.一種熱處理油，其特徵在於，包括以下重量百分比的成分94% 99%的基礎油和 6%的複合酯，所述複合酯通過包含多元醇和二元羧酸 的原料反應得到。
2.根據權利要求1所述的熱處理油，其特徵在於，所述基礎油為礦物油、聚α烯烴 合成油中的一種或兩種的組合物。
3.根據權利要求1或2所述的熱處理油，其特徵在於，所述基礎油40°C下運動黏度為 7mm2/s 60mm2/s。
4.根據權利要求1所述的熱處理油，其特徵在於，所述複合酯40°C運動黏度為 IOOOmmVs 50000mm2/s。
5.根據權利要求1或4所述的熱處理油，其特徵在於，所述多元醇和二元羧酸的質量 比為3 5 2 6。
6.根據權利要求4所述的熱處理油，其特徵在於，所述原料還包括一元羧酸或一元 醇，或還同時包括一元羧酸和一元醇。
7.根據權利要求6所述的熱處理油，其特徵在於，所述多元醇為新戊二醇、三羥甲基 乙烷、三羥甲基丙烷、三羥甲基丁烷、季戊四醇酯、雙季戊四醇酯中的一種或幾種。
8.根據權利要求6所述的熱處理油，其特徵在於，所述二元羧酸為草酸、丙二酸、丁 二酸、戊二酸、己二酸中的一種或幾種。
9.根據權利要求6所述的熱處理油，其特徵在於，所述一元羧酸為新庚酸、新辛酸、 新壬酸、異壬酸、新癸酸中的一種或幾種。
10.根據權利要求6所述的熱處理油，其特徵在於，所述一元醇為己醇、辛醇、癸 醇、月桂醇中的一種或幾種。
11.根據權利要求7至9中任一項所述的熱處理油，其特徵在於，所述原料還包括一 元羧酸時，多元醇、二元羧酸和一元羧酸的質量比為3 5 2 6 1 4。
12.根據權利要求7、8或10所述的熱處理油，其特徵在於，所述原料還包括一元醇 時，多元醇、二元羧酸和一元醇的質量比為3 5 2 6 1 3。
13.根據權利要求7至10中任一項所述的熱處理油，其特徵在於，所述原料還同時包 括一元羧酸和一元醇時，多元醇、二元羧酸、一元羧酸和一元醇的質量比為3 5 2 6 1 3 1 2。
14.一種熱處理油的製備方法，其特徵在於，包括a)將包含多元醇和二元羧酸的原料混合反應生成複合酯；b)將佔重量百分比94% 99%的基礎油和 6%的複合酯混合即得到產品。
全文摘要
本發明提供了一種熱處理油，包括以下重量百分比的成分94％～99％的基礎油和1％～6％複合酯，所述複合酯通過包含多元醇和二元羧酸的原料反應得到。本發明提供的熱處理油冷卻性能很好，具有特性溫度高，高溫冷速大的優點；氧化穩定性和熱穩定性好，在長時間的使用過程中冷卻性能變化小，使用壽命長，且淬火後熱處理油不會粘附在產品上，產品的光亮性好。
文檔編號C21D1/58GK102021280SQ20111000283
公開日2011年4月20日 申請日期2011年1月7日 優先權日2011年1月7日
發明者吳德海, 李志偉, 王敏, 聶澤龍, 馬現剛 申請人:山東卡松科技有限公司