淬火介質(zhì)

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％?？捎米魈间摷暗秃辖鸾Y(jié)構(gòu)鋼工件的淬火介質(zhì)，使用溫度不應超過60℃，淬火后應及時清洗并進行防銹處理。

有聚乙烯醇水溶液和三硝水溶液等。聚乙烯醇常用質(zhì)量分數(shù)為0.1％～0.3％之間的水溶液，共冷卻能力介于水和油之間。當工件淬入該溶液時，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。進入沸騰階段后，薄膜破裂，工件冷卻加快，當達到低溫時，聚乙烯醇凝膠膜復又形成，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％硝酸鉀+35％水組成。在高溫（650～500℃）時由于鹽晶體析出，破還蒸汽膜形成，冷卻能力接近于水。在低溫（300～200℃）時由于濃度極高，流動性差，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)的有機聚合物和腐蝕抑制劑組成的水溶性溶液。有機聚合物完全溶于水，形成清亮、均質(zhì)的溶液。但當溫度超過 74℃（165℉）時，聚合物便會從水中析出分離，形成一層不溶解的相。該產(chǎn)品克服了水冷卻速度快，易使工件開裂；油品冷卻速度慢，淬火效果差且易燃等缺點。

當用淬火劑的稀釋溶液冷卻熱的金屬時，液體有機聚合物會在金屬表面沉積，形成一層薄膜?？梢酝ㄟ^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調(diào)節(jié)淬火浴中淬火劑的濃度來完成。也可通過調(diào)節(jié)淬火液的溫度或攪拌程度來控制冷卻。 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。如美國有UCON A，煙臺海益等,其多聚物成分為聚醚（PAG）。

2．淬火劑特性和優(yōu)點

◆ 淬火劑水溶液在常溫下均勻透明溶液，當溫度升高時，淬火劑溶解度反而會下降，溶液就從透明變?yōu)榛鞚?，到達74°C時聚合物的線型大分子就會從水中析出，并與水完全分離。（這叫做逆溶性，74°C就是逆熔點）。

◆ 通過調(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，以及相當于油或者更慢的冷卻速度，也可以和Quench PA配比使用來調(diào)節(jié)冷卻曲線。

◆ 淬火劑需要最少量的添加處理，因為它們和普通的聚乙烯醇和溶解油相比，不易變質(zhì)和被氧化。主要的添加工作就是補充蒸發(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。使設備維護和工廠清潔工作變得輕松簡單。

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

◆水性淬火劑對黑色金屬及有色金屬均無腐蝕，淬火工件光亮且有短期防銹作用。

◆推薦最佳溶液溫度 20~50℃，應不高于60℃。

3． 典型性質(zhì)數(shù)據(jù)

指標 結(jié)果

20℃時每加侖的重量 （磅） 8.94

比重（20℃） 1.074

傾點 -11℃（-12℉）

粘度37.8℃（100℉），SUS 1120～1375

防銹作用 ATMS D665A 通過

閃點 無

4．應用――在世界上聚合物是應用最廣的一種有機淬火液，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)矩柴油機曲軸感應加熱淬火等。淬火劑主要應用于以下淬火范圍：

◆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。

◆適用于感應淬火和火焰淬火，適合噴射淬火和浸淬，可應用于幾何外型復雜的高合金部件（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，感應加熱成形的部件或合金。

◆用于在使用燃氣、天然氣和碳氮共滲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、天然氣熔爐和保護氣熔爐。它們能應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，選用國外優(yōu)質(zhì)原料精制而成，具有獨特的逆溶性，（一般稱之為濁點效應）安全，環(huán)保，使用壽命長，使用成本低，現(xiàn)在國際油價越來越高，國家對環(huán)境保護愈來愈嚴的大氣候下，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，無火災危險，無毒，無油煙，使工作環(huán)境大大改善，滿足環(huán)保部門對企業(yè)的環(huán)保要求。

5．淬火劑冷卻曲線特性曲線,30度

淬火過程曲線圖表1和圖表2顯示了Wonder Quench PE在實驗室測試時的冷卻率，實驗使用一個不銹鋼的測試圓柱體（長是直徑的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（循環(huán)）對濃度和浴溫都確定的Wonder Quench PE的影響。這些曲線僅對一般的比較有效。

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)過鹽浴爐加熱后的工件．

[編輯本段]淬火介質(zhì)的使用維護

從事熱處理生產(chǎn)的人應當維護好所用的淬火介質(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)常檢測和控制其濃度，以及定期檢測淬火介質(zhì)的冷卻特性等，應當注意以下幾件事：

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，一定要把淬火槽和冷卻系統(tǒng)認真清洗干凈。一些單位圖省事，在淬火油做整槽更換時，只把原來的舊油大致放干，便將新油倒入槽中。原來沉在槽底的油污、槽壁上的碳黑油泥，以及殘留在冷卻系統(tǒng)中的油污，都一齊混進新油中。其結(jié)果，一槽新油就給污染了。淬火出來的工件污跡斑斑，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。原因之一是油中進了水，尤其是用熱油的場合。原因之二是在油溫測量或顯示上出了故障，實際油溫遠高于顯示的油溫。此外，油中混入了低閃點、易揮發(fā)的油液，也容易著火。

3、防止加熱爐內(nèi)的碳黑污染淬火油。滲碳與碳氮共滲爐內(nèi)難免產(chǎn)生碳黑。這些碳黑進入淬火油中，會對油造成污染。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)行的最好解決辦法。

4、對使用中介質(zhì)變質(zhì)和整槽更換問題的看法。水性和油性介質(zhì)都有一定的壽命。到時候都應當做整槽更換。

影響油性介質(zhì)壽命長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)好壞和外來污染等情況。油的使用溫度（應當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；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，因為所處理工件單位重量的總表面積非常之大；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小，加上淬火次數(shù)少，使用壽命就非常長。油品的質(zhì)量，包括所用基礎油和添加劑的品質(zhì)。同樣的使用條件，品質(zhì)差的油只能用幾個月，而品質(zhì)好的常?？梢杂煤脦啄?。此外，外來污染，尤其是水的進入和碳黑的積累，對油的使用壽命也有很大的影響。

水性淬火介質(zhì)的壽命長短，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)，一般壽命不超過幾個月；而PAG類的介質(zhì)，一般多可以使用幾年。外來污染對水性介質(zhì)的壽命長短影響也很大。因此，水性介質(zhì)的維護管理比油性介質(zhì)更應受到重視，也更費事。PAG淬火液可以通過去污處理而延長其整槽更換時間。

不管是水性還是油性介質(zhì)，使用中都會逐漸變質(zhì)，同時也都會受到污染。變質(zhì)產(chǎn)物和外來污染物逐漸積累，都會影響到介質(zhì)的使用性能。使用到一定時間后，都應當做整槽更換。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件的場合，國內(nèi)外淬火油的使用壽命一般不超過三、五年。如果不做去污處理，就是PAG淬火介質(zhì)的整槽更換時間一般都比三、五年要短。到了應當整槽更換的時候就做整槽更換，往往能保證熱處理質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、簡化管理并減少介質(zhì)消耗量，從而能降低生產(chǎn)成本。

[編輯本段]淬火介質(zhì)相關標準

標準編號 標準名稱

GB/T12579-90 潤滑油泡沫特性測定法

GB/T1995-1998 石油產(chǎn)品粘度指數(shù)計算法

GB/T260-77 石油產(chǎn)品水分測定法

GB/T264-77 石油產(chǎn)品酸值測定法

GB/T265-88 石油產(chǎn)品運動粘度測定法和動力粘度計算法

GB/T267-77 石油產(chǎn)品閃點和燃點測定法

GB/T268-87 石油產(chǎn)品殘?zhí)紲y定法(康氏法)

GB/T3536-83 石油產(chǎn)品閃點和燃點測定法（克利夫蘭開口杯法）

GB/T3555-83 石油產(chǎn)品賽波特顏色測定法（賽波特比色計法）

GB5096-85 石油產(chǎn)品銅片腐蝕試驗法

ISO9950：1995 Industrial quenching oils-Determination of cooling characteristics-Nickel-alloy probe test method

JB/T4392-1999 有機物水溶性淬火介質(zhì)性能測定方法

JB/T4393-1999 聚乙烯醇合成淬火劑

JB/T6955-1993 熱處理常用淬火介質(zhì)技術(shù)要求

JB/T7951-1999 淬火介質(zhì)冷卻性能試驗方法

SH/T0219-92 熱處理油熱氧化安定性測定法

SH/T0220-92 熱處理油冷卻性能測定法

SH/T0293-92 真空油脂飽和蒸氣壓測定法

水是冷卻能力較強的淬火介質(zhì)。來源廣、價格低、成分穩(wěn)定不易變質(zhì)。缺點是在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，會形成“軟點”；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)變速度過快而產(chǎn)生很大的內(nèi)應力，致使工件變形甚至開裂。當水溫升高，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），均會顯著降低其冷卻能力。因此水適用于截面尺寸不大、形狀簡單的碳素鋼工件的淬火冷卻。

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

目前使用的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。

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?shù)呐浔认嗷セ旌?，通過提高特性溫度來提高高溫區(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)實踐表明，高速淬火油在過冷奧氏體不穩(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，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)一般用在分級淬火和等溫淬火中。