淬火介質(zhì)

一、液體

1、水

1)清水、2)無(wú)機(jī)鹽或堿的水溶液、3)有機(jī)物水溶液

2、油

1)植物油、2)全損耗系統(tǒng)用油(機(jī)械油)、3)專用淬火油(礦物油中加入添加劑)如錦輝淬火油

3、溶融熱浴

1)熔鹽、2)溶融金屬

二、氣體

1、空氣

1)靜止空氣、2)壓縮空氣

2、還原性氣體(氫、氨分解氣)

3、中性氣體(氮)

4、惰性氣體(氬、氦等)

三、固體

1、流態(tài)床

1)氣固態(tài)、2)氣液態(tài)、3)氣液固態(tài)

2、金屬板

淬火介質(zhì) 專用HD諧波減速機(jī)SHG-20-160-2UH水是冷卻能力較強(qiáng)的淬火介質(zhì)。來(lái)源廣、價(jià)格低、成分穩(wěn)定不易變質(zhì)。缺點(diǎn)是在C曲線的"鼻子"區(qū)(500~600℃左右)，水處于蒸汽膜階段，冷卻不夠快，會(huì)形成"軟點(diǎn)";而在馬氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)(300~100℃)，水處于沸騰階段，冷卻太快，易使馬氏體轉(zhuǎn)變速度過(guò)快而產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，致使工件變形甚至開(kāi)裂。當(dāng)水溫升高，水中含有較多氣體或水中混入不溶雜質(zhì)(如油、肥皂、泥漿等)，均會(huì)顯著降低其冷卻能力。因此水適用于截面尺寸不大、形狀簡(jiǎn)單的碳素鋼工件的淬火冷卻。

鹽水和堿水

在水中加入適量的食鹽和堿，使高溫工件浸入該冷卻介質(zhì)后，在蒸汽膜階段析出鹽和堿的晶體并立即爆裂，將蒸汽膜破壞，工件表面的氧化皮也被炸碎，這樣可以提高介質(zhì)在高溫區(qū)的冷卻能力。其缺點(diǎn)是介質(zhì)的腐蝕性大。一般情況下，鹽水的濃度為10%，苛性鈉水溶液的濃度為10%~15%。可用作碳鋼及低合金結(jié)構(gòu)鋼工件的淬火介質(zhì)，使用溫度不應(yīng)超過(guò)60℃，淬火后應(yīng)及時(shí)清洗并進(jìn)行防銹處理。

油

冷卻介質(zhì)一般采用礦物質(zhì)油(礦物油)。如機(jī)油、變壓器油和柴油等。機(jī)油一般采用10號(hào)、20號(hào)、30號(hào)機(jī)油，油的號(hào)越大，黏度越大，閃點(diǎn)越高，冷卻能力越低，使用溫度相應(yīng)提高。

新型淬火油主要有高速淬火油、光亮淬火油和真空淬火油三種。

淬火介質(zhì) 專用HD諧波減速機(jī)SHG-20-160-2UH高速淬火油是在高溫區(qū)冷卻速度得到提高的淬火油。獲得高速淬火油的基本途徑有兩種，一種是選取不同類型和不同黏度的礦物油，以適當(dāng)?shù)呐浔认嗷セ旌希ㄟ^(guò)提高特性溫度來(lái)提高高溫區(qū)冷卻能力;另一種是在普通淬火油中加入添加劑，在油中形成粉灰狀浮游物。添加劑游磺酸的鋇鹽、鈉鹽、鈣鹽以及磷酸鹽、硬脂酸鹽等。生產(chǎn)實(shí)踐表明，高速淬火油在過(guò)冷奧氏體不穩(wěn)定區(qū)冷卻速度明顯高于普通淬火油，而在低溫馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)冷速與普通淬火油相接近。這樣既可得到較高的淬透性和淬硬性，又大大減少了變形，適用于形狀復(fù)雜的合金鋼工件的淬火。

光亮淬火油能使工件在淬火后保持光亮表面。在礦物油中加入不同性質(zhì)的高分子添加物，可獲得不同冷卻速度的光亮淬火油。這些添加物的主要成分是光亮劑，其作用是將不溶解于油的老化產(chǎn)物懸浮起來(lái)，防止在工件上積聚和沉淀。另外，光亮淬火油添加劑中還含有抗氧化劑、表面活性劑和催冷劑等。

真空淬火油是用于真空熱處理淬火的冷卻介質(zhì)。真空淬火油必須具備低的飽和蒸汽壓，較高而穩(wěn)定的冷卻能力以及良好的光亮性和熱穩(wěn)定性，否則會(huì)影響真空熱處理的效果。

鹽浴和堿浴淬火介質(zhì)一般用在分級(jí)淬火和等溫淬火中。

新型淬火劑

有聚乙烯醇水溶液和三硝水溶液等。聚乙烯醇常用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%~0.3%之間的水溶液，共冷卻能力介于水和油之間。當(dāng)工件淬入該溶液時(shí)，工件表面形成一層蒸汽膜和一層凝膠薄膜，兩層膜使加熱工件冷卻。進(jìn)入沸騰階段后，薄膜破裂，工件冷卻加快，當(dāng)達(dá)到低溫時(shí)，聚乙烯醇凝膠膜復(fù)又形成，工件冷卻速度又下降，所以這種溶液在高、低溫區(qū)冷卻能力低，在中溫區(qū)冷卻能力高，有良好的冷卻特性。

三硝水溶液由25%硝酸鈉+20%亞硝酸鈉+20%+35%水組成。在高溫(650~500℃)時(shí)由于鹽晶體析出，破還蒸汽膜形成，冷卻能力接近于水。在低溫(300~200℃)時(shí)由于濃度極高，流動(dòng)性差，冷卻能力接近于油，故其可代替水-油雙介質(zhì)淬火。

1、淬火劑產(chǎn)品描述

是由一種液態(tài)的有機(jī)聚合物和腐蝕抑制劑組成的水溶性溶液。有機(jī)聚合物完全溶于水，形成清亮、均質(zhì)的溶液。但當(dāng)溫度超過(guò) 74℃(165℉)時(shí)，聚合物便會(huì)從水中析出分離，形成一層不溶解的相。該產(chǎn)品克服了水冷卻速度快，易使工件開(kāi)裂;油品冷卻速度慢，淬火效果差且易燃等缺點(diǎn)。

當(dāng)用淬火劑的稀釋溶液冷卻熱的金屬時(shí)，液體有機(jī)聚合物會(huì)在金屬表面沉積，形成一層薄膜。可以通過(guò)調(diào)節(jié)薄膜的厚度部分地控制金屬的冷卻程度。薄膜的厚度則是通過(guò)調(diào)節(jié)淬火浴中淬火劑的濃度來(lái)完成。也可通過(guò)調(diào)節(jié)淬火液的溫度或攪拌程度來(lái)控制冷卻。 淬火劑跟其他的水溶性聚合物淬火液(劑)的主要區(qū)別在于:控制熱轉(zhuǎn)換的多聚物成分不同。如美國(guó)有UCON A，煙臺(tái)海益等,其多聚物成分為聚醚(PAG)。

2.淬火劑特性和優(yōu)點(diǎn)

淬火介質(zhì) 專用HD諧波減速機(jī)SHG-20-160-2UH◆ 淬火劑水溶液在常溫下均勻透明溶液，當(dāng)溫度升高時(shí)，淬火劑溶解度反而會(huì)下降，溶液就從透明變?yōu)榛鞚幔竭_(dá)74°C時(shí)聚合物的線型大分子就會(huì)從水中析出，并與水完全分離。(這叫做逆溶性，74°C就是逆熔點(diǎn))。

◆ 通過(guò)調(diào)整其水溶液的濃度，可在很大范圍內(nèi)調(diào)整其冷卻能力，可以得到介于水油之間，以及相當(dāng)于油或者更慢的冷卻速度，也可以和Quench PA配比使用來(lái)調(diào)節(jié)冷卻曲線。

◆ 淬火劑需要最少量的添加處理，因?yàn)樗鼈兒推胀ǖ木垡蚁┐己腿芙庥拖啾龋灰鬃冑|(zhì)和被氧化。主要的添加工作就是補(bǔ)充蒸發(fā)損失掉的水。

◆淬火劑和普通的油性淬火油(劑)相比，能除去煙塵、煤灰和殘雜物。使設(shè)備維護(hù)和工廠清潔工作變得輕松簡(jiǎn)單。

◆淬火劑在0℃(32℉)以下會(huì)凍住，使用前需要在室溫下解凍并混合，產(chǎn)品功能不會(huì)受到影響。

◆水性淬火劑對(duì)黑色金屬及有色金屬均無(wú)腐蝕，淬火工件光亮且有短期防銹作用。

◆推薦溶液溫度 20~50℃，應(yīng)不高于60℃。

3. 典型性質(zhì)數(shù)據(jù)

指標(biāo) 結(jié)果

20℃時(shí)每加侖的重量 (磅) 8.94

比重(20℃) 1.074

傾點(diǎn) -11℃(-12℉)

粘度37.8℃(100℉)，SUS 1120~1375

防銹作用 ATMS D665A 通過(guò)

閃點(diǎn) 無(wú)

4.應(yīng)用――在世界上聚合物是應(yīng)用最廣的一種有機(jī)淬火液，可用于各種汽車工件以及航空工業(yè)的鋁合金和鈦合金，合金鋼鍛模的淬火，大轉(zhuǎn)矩柴油機(jī)曲軸感應(yīng)加熱淬火等。淬火劑主要應(yīng)用于以下淬火范圍:

◆適用于典型的用油淬火的高碳鋼和高合金鋼;用20-30%的濃度，可適用于鋼件的整體和表面淬火。

◆適用于感應(yīng)淬火和火焰淬火，適合噴射淬火和浸淬，可應(yīng)用于幾何外型復(fù)雜的高合金部件(包括:球墨鑄鐵、韌性鑄鐵等)。

◆用于在傾爐、車底式爐和坑式爐中加工的大型合金部件，感應(yīng)加熱成形的部件或合金。

◆用于在使用燃?xì)狻⑻烊粴夂吞嫉矟B氣的熔爐中需要油淬火的加工部件(間歇式和連續(xù)式操作)。

◆適用于旋轉(zhuǎn)或持續(xù)型混合器的氧化熔爐、天然氣熔爐和保護(hù)氣熔爐。它們能應(yīng)用在部件鑄造后的直接淬火;鑄件的連續(xù)淬火以及鑄鋼、鍛鋼、鑄鐵的一般淬火。

◆大批量的汽車、拖拉機(jī)齒輪等零件的淬火(連續(xù)式滲碳生產(chǎn)線或箱式多用爐)

◆淬火劑是一種高分子聚合物水溶性淬火劑，選用國(guó)外優(yōu)質(zhì)原料精制而成，具有獨(dú)特的逆溶性，(一般稱之為濁點(diǎn)效應(yīng))安全，環(huán)保，使用壽命長(zhǎng)，使用成本低，國(guó)際油價(jià)越來(lái)越高，國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)愈來(lái)愈嚴(yán)的大氣候下，逐漸成為熱處理行業(yè)的淬火介質(zhì)。

◆安全環(huán)保淬火劑完全不燃燒，無(wú)火災(zāi)危險(xiǎn)，無(wú)毒，無(wú)油煙，使工作環(huán)境大大改善，滿足環(huán)保部門對(duì)企業(yè)的環(huán)保要求。

5.淬火劑冷卻曲線特性曲線,30度

淬火過(guò)程曲線圖表1和圖表2顯示了Wonder Quench PE在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試時(shí)的冷卻率，實(shí)驗(yàn)使用一個(gè)不銹鋼的測(cè)試圓柱體(長(zhǎng)是直徑的4倍)，在它的幾何中心安置有電熱偶。

圖表1用Wonder Quench PEE和傳統(tǒng)的淬火油做了比較。圖表2顯示了流體流動(dòng)(循環(huán))對(duì)濃度和浴溫都確定的Wonder Quench PE的影響。這些曲線僅對(duì)一般的比較有效。

6.使用范圍和局限

淬火劑主要用于各類碳素鋼,低合金結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、滲碳鋼、軸承鋼制工件做增體浸淬和感應(yīng)加熱淬火.

淬火劑不使用與有二次硬化特性的鋼件(如冷熱模具鋼和高速鋼).

淬火劑一般不適于淬經(jīng)過(guò)鹽浴爐加熱后的工件.

從事熱處理生產(chǎn)的人應(yīng)當(dāng)維護(hù)好所用的淬火介質(zhì)。一般的管理工作包括:防止介質(zhì)受污染、保證冷卻系統(tǒng)能正常工作、按要求控制好液溫、水性介質(zhì)要經(jīng)常檢測(cè)和控制其濃度，以及定期檢測(cè)淬火介質(zhì)的冷卻特性等，應(yīng)當(dāng)注意以下幾件事:

1、在新倒入淬火介質(zhì)前，特別是在舊的淬火槽中做整槽更換時(shí)，一定要把淬火槽和冷卻系統(tǒng)認(rèn)真清洗干凈。一些單位圖省事，在淬火油做整槽更換時(shí)，只把原來(lái)的舊油大致放干，便將新油倒入槽中。原來(lái)沉在槽底的油污、槽壁上的碳黑油泥，以及殘留在冷卻系統(tǒng)中的油污，都一齊混進(jìn)新油中。其結(jié)果，一槽新油就給污染了。淬火出來(lái)的工件污跡斑斑，清洗十分困難。

2、如果發(fā)現(xiàn)淬火油變得容易著火，要趕快找出原因并加以解決。原因之一是油中進(jìn)了水，尤其是用熱油的場(chǎng)合。原因之二是在油溫測(cè)量或顯示上出了故障，實(shí)際油溫遠(yuǎn)高于顯示的油溫。此外，油中混入了低閃點(diǎn)、易揮發(fā)的油液，也容易著火。

3、防止加熱爐內(nèi)的炭黑污染淬火油。滲碳與碳氮共滲爐內(nèi)難免產(chǎn)生碳黑。這些碳黑進(jìn)入淬火油中，會(huì)對(duì)油造成污染。少量碳黑逐漸積累，首先損害的是淬火工件的光亮性，隨后影響油的冷卻特性。碳黑粒子非常小，又多懸浮在油中，一般不可能用過(guò)濾和沉降的辦法加以分離。定期燒掉加熱爐內(nèi)結(jié)存的碳黑，是現(xiàn)行的解決辦法。

4、對(duì)使用中介質(zhì)變質(zhì)和整槽更換問(wèn)題的看法。水性和油性介質(zhì)都有一定的壽命。到時(shí)候都應(yīng)當(dāng)做整槽更換。

影響油性介質(zhì)壽命長(zhǎng)短的主要因素是油的使用溫度高低、淬火工件的總表面積大小、油的品質(zhì)好壞和外來(lái)污染等情況。油的使用溫度(應(yīng)當(dāng)包括油的平均溫度和工件淬入后的溫升程度)越低，油的使用壽命越長(zhǎng);淬火工件的總表面積越大，油的壽命越短。用于小型工件的淬火油，壽命很短，因?yàn)樗幚砉ぜ挝恢亓康目偙砻娣e非常之大;而處理大型工件用的淬火油，由于所處理工件單位重量的總表面積相當(dāng)小，加上淬火次數(shù)少，使用壽命就非常長(zhǎng)。油品的質(zhì)量，包括所用基礎(chǔ)油和添加劑的品質(zhì)。同樣的使用條件，品質(zhì)差的油只能用幾個(gè)月，而品質(zhì)好的常常可以用好幾年。此外，外來(lái)污染，尤其是水的進(jìn)入和碳黑的積累，對(duì)油的使用壽命也有很大的影響。

水性淬火介質(zhì)的壽命長(zhǎng)短，最主要的影響是介質(zhì)的種類。比如，聚乙烯醇類的淬火介質(zhì)，一般壽命不超過(guò)幾個(gè)月;而PAG類的介質(zhì)，一般多可以使用幾年。外來(lái)污染對(duì)水性介質(zhì)的壽命長(zhǎng)短影響也很大。因此，水性介質(zhì)的維護(hù)管理比油性介質(zhì)更應(yīng)受到重視，也更費(fèi)事。PAG淬火液可以通過(guò)去污處理而延長(zhǎng)其整槽更換時(shí)間。

不管是水性還是油性介質(zhì)，使用中都會(huì)逐漸變質(zhì)，同時(shí)也都會(huì)受到污染。變質(zhì)產(chǎn)物和外來(lái)污染物逐漸積累，都會(huì)影響到介質(zhì)的使用性能。使用到一定時(shí)間后，都應(yīng)當(dāng)做整槽更換。據(jù)知，除只用于大型工件淬火的油外，大量處理一般中小型基礎(chǔ)件的場(chǎng)合，國(guó)內(nèi)外淬火油的使用壽命一般不超過(guò)三、五年。如果不做去污處理，就是PAG淬火介質(zhì)的整槽更換時(shí)間一般都比三、五年要短。到了應(yīng)當(dāng)整槽更換的時(shí)候就做整槽更換，往往能保證熱處理質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、簡(jiǎn)化管理并減少介質(zhì)消耗量，從而能降低生產(chǎn)成本。