快速光亮淬火油的研制

1、2002年科技論文研字 第 號快速光亮淬火油的研制趙彩伶 孫素華北京燕山分公司煉油廠研究所2002年11月目 錄1. 前言2. 淬火油規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)3. 性能考察4. 快速光亮淬火油的組成及綜合性能5. 經(jīng)濟(jì)效益6. 結(jié)論7. 參考文獻(xiàn) 快速光亮淬火油的研制摘要 詳細(xì)介紹了快速光亮淬火油的研制步驟和工藝過程，對其理化性能、冷卻特性、工藝性能進(jìn)行了分析和評定。關(guān)鍵詞 淬火油 熱處理 研制 試驗1.前言 隨著機(jī)械行業(yè)的高速發(fā)展，對熱處理工藝的要求越來越高，對熱處理用冷卻介質(zhì)相應(yīng)提出了更高的要求1。淬火油是精加工零件淬火所用的良好的介質(zhì)，因其冷卻性能易于調(diào)整，且冷卻速度適中，被廣泛應(yīng)用于汽車、軸承和冶金礦

2、山機(jī)械等金屬加工領(lǐng)域。加熱和冷卻是熱處理的兩個基本組成部分，熱處理基本原理就是通過加熱和冷卻來改變材料的組織性能2。近幾年來，我國在熱處理專用油研究中做了大量的工作，相繼研究開發(fā)出了一系列的專用熱處理油產(chǎn)品，并相應(yīng)地建立了熱處理油的熱氧化安定性、冷卻性能、光亮度的試驗方法。我國研制的熱處理油系列產(chǎn)品，其質(zhì)量水平已達(dá)到了80年代初國際先進(jìn)水平，可滿足不同爐型、不同鋼種、不同形狀、尺寸的零件淬火。汽車行業(yè)和軸承行業(yè)是較早認(rèn)識到新的淬火油重要性行業(yè)。應(yīng)用較普遍的是快速淬火油、光亮淬火油、快速光亮淬火油、等溫、分級淬火油、超速淬火油、回火油等3。解決了國產(chǎn)和進(jìn)口熱處理設(shè)備的用油問題，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效

3、益和社會效益。 淬火油由基礎(chǔ)油及催冷、光亮、高溫抗氧等添加劑調(diào)配而成。燕化煉油廠所產(chǎn)基礎(chǔ)油，具有適宜的餾份，良好的粘溫特性，較低的蒸發(fā)損失等質(zhì)量特征，適于淬火油的開發(fā)生產(chǎn)，但目前一直處于空白狀態(tài)，為了充分利用企業(yè)的基礎(chǔ)油資源 ，開發(fā)高性能的淬火油，以滿足市場需求，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。2.淬火油規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)快速光亮淬火油的技術(shù)指標(biāo)見表1。 表1 冷淬火油的技術(shù)指標(biāo)項 目普通淬火油快速淬火油超速淬火油快速光亮淬火油實驗方法運動粘度（40），mm2/s 不大于30261738GB/T265閃點（開口） 不低于180170160180GB/T3536燃點， 不低于200190180200GB/T3536傾

4、點， 不高于-9-9-9-5GB/T3535水分，% 不大于 痕跡痕跡痕跡無GB/T260腐蝕試驗（銅片1003h），級， 不大于1111GB/T5096光亮性， 不大于3221標(biāo)準(zhǔn)專用方法熱氧化安定性粘度比， 不大于殘?zhí)吭黾又担? 不大于1.51.51.51.51.51.51.51.5SH/T0219冷卻性能特性溫度， 不低于800400，S 不大于800300，S 不大于5205.06004.05856.06004.5SH/T02203.性能考察 快速光亮淬火油具有良好的淬火冷卻性能，淬火后零件表面光潔，有防銹作用、長壽命、耗油少，可以保證金屬所需要的表面硬度和穩(wěn)定的金相組織。在研制中，考

5、察了燕化基礎(chǔ)油的冷卻性能，評定了不同催冷劑對燕化基礎(chǔ)油冷卻性能的改善情況，同時，對添加劑的配伍性進(jìn)行了研究，最終確定了以燕化生產(chǎn)的HVI150為基礎(chǔ)油的快速光亮淬火油的組成。3.1基礎(chǔ)油的選擇燕化煉油廠有豐富的基礎(chǔ)油資源，不同餾分范圍的基礎(chǔ)油對工件的冷卻能力是不一樣的，而基礎(chǔ)油的冷卻性能主要取決于它的粘度4，根據(jù)快速光亮淬火油的質(zhì)量指標(biāo)對我廠生產(chǎn)的HVI150進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)見表2，從表2看出，我廠生產(chǎn)的HVI150能夠滿足快速光亮淬火油對基礎(chǔ)油的要求。表2 HVI150分析結(jié)果項目殘?zhí)?%閃點(開口)100運動粘度，mm2/s40運動粘度，mm2/s粘度指數(shù)銅片腐蝕旋轉(zhuǎn)氧彈，min堿性氮PPM

6、分析值0.0042085.12929.541011a19213.263.2催冷劑的性能考察冷卻性能即冷卻能力，是淬火油的最重要的指標(biāo)5。雖然選擇了合適的基礎(chǔ)油，但不能滿足快速光亮淬火油的各項技術(shù)要求，還必須加入催冷劑、光亮劑、高溫抗氧劑等其他添加劑來改善和提高淬火油的性能。催冷劑一般為大分子的聚合物，由于分子量和結(jié)構(gòu)的不同，可以明顯的提高淬火油的冷卻性能使沸騰階段提早進(jìn)行，選擇一種既能提高淬火油的特性溫度，又能改善零件在低溫區(qū)冷卻性能的催冷劑是十分必要的6。要想對其冷卻性能進(jìn)行評定，就必須要做冷卻性能試驗。冷卻性能裝置是由裝有可控溫度裝置的管式爐、X-Y函數(shù)記錄儀，電位差計和銀探頭等組成。將銀

7、探頭加熱到810保持2-3min后，迅速淬入試樣中連續(xù)記錄銀探頭溫度下降與時間變化的函數(shù)曲線，根據(jù)冷卻曲線確定試樣的冷卻性能。冷卻曲線見圖14，從圖14可看出，曲線3，5，6，7，8具有良好的冷卻性能，滿足SH056493快速光亮淬火油的指標(biāo)要求。將不同的催冷劑進(jìn)行復(fù)合，具體數(shù)據(jù)見表3。表3 催冷劑的考察項 目12345678基礎(chǔ)油100100100100100100100100催冷劑Aaaaa催冷劑Bbb1b1b2b+0.2b+0.4b+0.35b+0.4催冷劑Cc催冷劑Ddd1特性溫度595562609574610609610612特性時間s2.83.02.72.82.82.72.92.9

8、800400時間/s4.04.43.74.23.83.63.73.6800300時間/s10.510.910.410.910.49.610.810.1注1A，2A：為兩種油品冷卻曲線；1B，2B為兩種油品最大冷速曲線圖1 淬火介質(zhì)冷卻性能曲線（一）注3A，4A：為兩種油品冷卻曲線；3B，4B為兩種油品最大冷速曲線圖2 淬火介質(zhì)冷卻性能曲線（二）注5A，6A：為兩種油品冷卻曲線；5B，6B為兩種油品最大冷速曲線圖3 淬火介質(zhì)冷卻性能曲線（三）注7A，8A：為兩種油品冷卻曲線；7B，8B為兩種油品最大冷速曲線圖4 淬火介質(zhì)冷卻性能曲線（四）由表3可見，催冷劑B、C、D對提高油品的特性溫度極為有效，

9、所用催冷劑均能縮短800400的冷卻時間，而催冷劑B對縮短800400時間最有效。由于催冷劑C在市場上已經(jīng)斷貨，因此，選擇催冷劑A、B復(fù)合冷卻效果比較明顯。3.3光亮劑的考察光亮性是淬火油的重要性能之一。淬火零件在進(jìn)入淬火油之前溫度一般都在800以上，在如此高溫下淬火油難免發(fā)生分解、聚合、氧化等反應(yīng)，從而產(chǎn)生少量的非油溶性的物質(zhì)和炭黑等物質(zhì)，這些物質(zhì)會附著在零件的表面，使零件表面失去光澤且影響以后的加工工序。要想避免這種情況的發(fā)生，就必須加入適量的光亮劑。光亮劑通常具有清凈和分散的作用，但要想有更好的溶解和置換作用，就必須加入表面活性劑。表4是對光亮劑不同用量的考察結(jié)果。由表4可以看出，選擇光

10、亮劑A 和B復(fù)配效果比較理想。 表4 光亮劑的考察項 目12基礎(chǔ)油100100光亮劑Aaa1光亮劑Bbb光亮性/級113.4 熱氧化安定性的考察由于淬火油長期處于高溫下使用，氧化、熱分解等老化現(xiàn)象隨著零件淬入量的增加和使用周期的延長而產(chǎn)生，如果油品的品質(zhì)較差易導(dǎo)致油品逐漸變質(zhì)，冷卻性能明顯下降，達(dá)不到淬火質(zhì)量要求。要求淬火油必須具備良好的熱氧化安定性，以保證油品的使用壽命。所以，分別對胺型、酚型等七種抗氧劑進(jìn)行單劑、三劑復(fù)配評定，與兩種淬火油的復(fù)合劑進(jìn)行比較，結(jié)果見表5。從表5看出，與兩種淬火油的復(fù)合劑比較，七種抗氧劑的抗氧化作用均較明顯，尤其是胺型、酚型和金屬鈍化劑三種抗氧劑復(fù)合使用效果更佳

11、。在試驗后期，為降低成本，優(yōu)化配方，仍然是胺型、酚型和金屬鈍化劑復(fù)合使用，并采用正交試驗，結(jié)果見表6。表5 熱氧化安定性的實驗結(jié)果編號YaYbYcYdYeYfYg復(fù)合劑 A復(fù)合劑B粘度比殘?zhí)吭黾?值現(xiàn)象*11.160.065421.140.039431.130.13441.070.077351.070.074361.070.167371.100.017381.250.27391.120.2271101.070.0144111.010.01341210.1134131.010.0924141.040.0161151.030.0141161.010.0163注：*熱氧化安定性的現(xiàn)象分為五級：0級最

12、好，4級最差表 6 正交法熱氧化安定性試驗結(jié)果編號YaYbYcYdYe粘度比殘?zhí)吭黾?值現(xiàn)象*11.000.003221.030131.010141.020151.020161.030171.000281.040.0052注：*熱氧化安定性的現(xiàn)象分為五級：0級最好，4級最差3.5 添加劑配伍性能的考察 為了使研制的快速光亮淬火油達(dá)到技術(shù)指標(biāo)的要求，除在基礎(chǔ)油中加入催冷劑外，還必須添加其他不同功能的添加劑如抗氧劑、光亮劑等來改善油品的技術(shù)性能。因此，對添加劑配伍性能的考察也是本研究課題的關(guān)鍵之一。表7列出了幾種添加劑復(fù)合后油的性能變化情況。表7 幾種添加劑復(fù)合后油的性能 序號 項目123456添

13、加劑加入量%AaaaaaaBb1b2b1b2b3b2Ccc+0.2c+0.4c+0.35cc1Dd1d2d3d3d4Ee1e2e3e3e2e1Gg冷卻性能特性溫度595610609610612609特性時間s2.82.92.72.82.72.7800400時間s4.03.83.63.73.63.7800300時間s10.510.49.610.810.110.4 運動粘度（40），mm2/s33.3833.9534.6634.4034.2234.07從表7的評定結(jié)果可以看出，幾種添加劑復(fù)合后的冷卻性能均可以達(dá)到快速光亮淬火油的水平。從表8看出，選擇5號作為快速光亮淬火油的配方比較合適。表8 添加

14、劑成本核算表配方號項目123456添加劑成本元噸9068348417586497934.快速光亮淬火油的全面性能評價通過對基礎(chǔ)油的選擇，以及添加劑的配伍性研究工作，確定了快速光亮淬火油的組成。即是以燕化公司生產(chǎn)的HVI150作為基礎(chǔ)油，添加催冷劑、光亮劑、復(fù)合抗氧劑等添加劑調(diào)制而成的?？倓┝繛?.88%。綜合性能見表9。由表9可見，所研究的快速光亮淬火油完全符合技術(shù)規(guī)格要求。表9 快速光亮淬火油的分析結(jié)果項 目實測值SH0564規(guī)格試驗方法運動粘度（40），mm2/s3422不大于38GB/T265閃點（開口）184不低于180GB/T3536燃點，不低于200GB/T3536傾點，-13不高

15、于-5GB/T3535水分，%無無GB/T260腐蝕試驗（銅片1003h），級，1a不大于1GB/T5096光亮性，1不大于1標(biāo)準(zhǔn)專用方法熱氧化安定性粘度比，殘?zhí)吭黾又担?1.020.001不大于1.5不大于1.5SH/T0219冷卻性能特性溫度，800400，S6123.6不低于600不大于4.5SH/T02205.經(jīng)濟(jì)效益燕化煉油事業(yè)部有充足而廉價的基礎(chǔ)油資源，HVI150基礎(chǔ)油以3400元噸計，我所研制的配方添加劑的成本650元噸，調(diào)制一噸快速光亮淬火油成本大約需要4000元左右，根據(jù)市場調(diào)研，快速光亮淬火油每年有至少200噸的需求量，并且市場售價較高，每噸最少在6500元以上，預(yù)計每噸的經(jīng)濟(jì)效益至少在2500元左右。有其良好的社會效益及可觀的經(jīng)濟(jì)效益。6. 結(jié)論以燕化煉油廠生產(chǎn)的HVI150為基礎(chǔ)油，加入催冷劑、光亮劑和復(fù)合抗氧劑研制而成的快速光亮淬火油具有良好的冷卻性能、熱氧化安定性和光亮性能，其理化性能指標(biāo)完全達(dá)到了SH0564技術(shù)的要求。7