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淬火劑
高分子聚合物水溶性溶液
淬火劑是由一種液態(tài)的有機(jī)聚合物和腐蝕抑制劑組成的水溶性溶液。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。
基本信息
| 外文名 | hardening agent |
簡(jiǎn)介
淬火劑中的有機(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)。
特性
◆ 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?，到達(dá)74℃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℃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?，不易變質(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。
◆推薦最佳溶液溫度 20~50℃，應(yīng)不高于60℃。
淬火劑冷卻曲線
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。
特性曲線，30度
淬火過(guò)程曲線
使用方法
2、配置PAG淬火液時(shí)，先注入普通自來(lái)水至正常液面的50%，再加入所需PAG淬火劑原液，同時(shí)攪拌循環(huán)，再加自來(lái)水至正常液面。
3、PAG淬火劑含有防銹劑，對(duì)淬火槽及工件有短期的防銹作用，使用中，硬水中的陰陽(yáng)離子會(huì)消耗一部分淬火劑中的防銹劑，一般在補(bǔ)加了新液就會(huì)補(bǔ)充防銹劑的濃度。
手持式糖度折光儀
這種折光儀的使用方法如下：先開(kāi)蓋板1，取出所測(cè)試的淬火液滴數(shù)滴于檢測(cè)棱鏡2的鏡面上，合上蓋板1，然后將蓋板朝向明亮處，邊觀察目鏡7邊轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)焦圈，直到視場(chǎng)分界線清晰可見(jiàn)。讀出該分界線的刻度數(shù)，即為所測(cè)淬火液的折光率。
PAG淬火液濃度=折光率×2.5%
5、在使用海益PAG淬火液的過(guò)程中，應(yīng)酌情定期取樣測(cè)量并控制好它的濃度，以使淬火工件達(dá)到最佳。
6、PAG淬火液的溫度和冷卻性能有一定的關(guān)系，允許使用的溫度為0℃-60℃，推薦使用的最佳溫度為20℃-40℃. 工件在淬火液中攪動(dòng)或者使淬火液循環(huán)流動(dòng)都可以增大工件和淬火液之間的流速，從而增大工件的淬火冷卻速度。為使工件表面形成的聚合物包膜基本不被沖刷掉，攪動(dòng)和循環(huán)產(chǎn)身的相對(duì)流速不宜過(guò)大，最好不要超過(guò)0.6m/s。
7、增加PAG淬火液的濃度，便可降低其淬火冷卻速度；反之，加入自來(lái)水降低淬火液的濃度，便可提高淬火冷卻速度。將淬火液加熱或在生產(chǎn)中停止冷卻循環(huán)，以升高淬火液的溫度，便可降低淬火冷卻速度；相反，降低液溫。則可提高淬火液冷卻速度，在淬火液濃度偏低時(shí)適當(dāng)提高液溫以防止淬裂；濃度偏高是加快工件的擺動(dòng)以保證淬硬。在天冷液溫升不高時(shí)可采用較高一點(diǎn)的濃度，以便得到穩(wěn)定的淬火冷卻效果。天熱時(shí)采用低一點(diǎn)的濃度，以便得到穩(wěn)定的淬火冷卻效果。
合理選擇淬火劑
熱處理時(shí)，為了獲得馬氏體組織，工件的冷卻速度必需大于鋼的臨界冷卻速度，但冷卻速度過(guò)大（指在400℃以下時(shí)），由于奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的巨大組織應(yīng)力及因溫度差過(guò)大而產(chǎn)生的巨大熱應(yīng)力，兩者的疊加作用，將使工件有開(kāi)裂或變形的危險(xiǎn)。
實(shí)際上，工件所能達(dá)到的冷卻速度與鋼的比熱和導(dǎo)熱率，工件的尺寸大小，形狀和表面狀態(tài)以及淬火劑的冷卻強(qiáng)度有關(guān)。鋼的比熱和導(dǎo)熱率決定于鋼的化學(xué)成分，實(shí)際上是不可能改變的，其它因素也已固定，因此，只有選擇合適的淬火劑才可保證達(dá)到所要求的冷卻速度。
過(guò)冷奧氏體在各個(gè)溫度開(kāi)始轉(zhuǎn)變時(shí)需有一定的時(shí)間過(guò)程即孕育期。孕育期愈短時(shí)，奧氏體愈不穩(wěn)定。一般來(lái)說(shuō)，奧氏體最不穩(wěn)定的溫度在650~400℃之間，淬火時(shí)工件的冷卻層；盡快地通過(guò)此溫度區(qū)間，使不致發(fā)生珠光體或貝氏體轉(zhuǎn)變。高于450℃時(shí)過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)為穩(wěn)定，允許緩冷；但應(yīng)防止先共析體析出。低于400℃時(shí)，過(guò)冷奧氏體也比較穩(wěn)定。冷卻速度可以減慢，特別是通過(guò)Ms點(diǎn)時(shí)，應(yīng)在緩慢的冷卻速度下發(fā)生奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變這樣便可以防止或減少巨大的組織應(yīng)力及熱應(yīng)力的產(chǎn)生。
淬火劑的影響
鋼的冷卻速度，決定于所用淬火劑的冷卻強(qiáng)度，而淬火劑的冷卻強(qiáng)度又受下列幾個(gè)因素的影響；(1)液體的比熱；(2)液體的導(dǎo)熱系數(shù)；(3)液體的粘度；(4)液體的揮發(fā)性；(5)液體的運(yùn)動(dòng)情況。比熱的大小，決定其吸熱的能力，比熱愈大，則溫度上升愈少，容易吸收大量的熱，使鋼速冷。導(dǎo)熱系數(shù)的大小亦與吸熱的速度有關(guān)，導(dǎo)熱系數(shù)愈大，則在一定時(shí)間內(nèi)可以導(dǎo)出較多的熱量，故冷卻也就愈快。液體的粘度大時(shí)，運(yùn)動(dòng)便不靈活，由對(duì)流作用而導(dǎo)去的熱量就少，因此使冷卻能力減低。揮發(fā)性的大小與液體的氣化溫度有關(guān)，氣化的蒸汽圍繞工件的周圍，妨礙冷卻，故揮發(fā)性低的液體有較大的汽化熱，不易成氣體，因而處于淬火件表面的氣體便少，淬火便較激烈。由此可知，所用的淬火劑，是以比熱大、導(dǎo)熱系數(shù)大、粘度小而又不易揮發(fā)的，其效果最為理想。此外，對(duì)淬火劑的攪動(dòng)，能破除淬火初期所形成的蒸汽膜，因此大大增加淬火劑的冷卻強(qiáng)度。
高頻淬火劑
假如中碳鋼用水淬火，鋼的冷卻速度快，可得到高強(qiáng)度，但易出現(xiàn)裂紋，制品耐用年限短。另一方面用油淬火，雖然不會(huì)發(fā)生裂紋，但冷卻速度慢，得不到足夠的硬度。把這種淬火劑改為聚乙烯醇水溶液，可消除水淬火的缺點(diǎn)。高聚合度的部分醇解聚乙烯醇PVA-224，適合此種用途。
使用方法，用聚乙烯醇0.05~0.3%的水溶液，以噴霧法或浸漬法進(jìn)行淬火。此時(shí)，聚乙烯醇的濃度若低，就會(huì)出現(xiàn)一種類似水淬火的情況、聚乙烯醇濃度若高，就會(huì)出現(xiàn)一種類似油淬火的情況，因此必須找出有效的濃度。
使用聚乙烯醇水溶液的優(yōu)點(diǎn)如下：
①通過(guò)對(duì)聚乙烯醇濃度的調(diào)節(jié)，便可得到一種水淬火和油淬火的中間性質(zhì)的鋼，而且可以任意改變其性質(zhì)。
②鋼不出現(xiàn)裂痕。
③通過(guò)進(jìn)行噴丸硬化，可延長(zhǎng)制品的耐用年限。
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：
◆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）。
◆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)的首選淬火介質(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。
產(chǎn)品包裝及保存期
包裝為200KG/桶，陰涼貯存，保存期2年。
淬火劑
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