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淬火介质
水性淬火剂(PAG淬火液)常见问题解答:
  • 1.1淬火液浓度和温度对冷速的影响
    水性PAG淬火液通过控制其浓度、温度及搅拌来控制其冷却能力,得到介于水跟油之间的冷却范围。如何控制浓度、温度、流速对淬火液冷速的影响。
    1.浓度对冷速的影响
    浓度与冷速成反比,浓度提高冷速降低,反之浓度降低冷速提高。所以如果想提高冷速,则加自来水使浓度降低,反之则添加淬火液浓度提高,冷速下降。
    2.温度对冷速的影响
    简单点说温度越高,冷速越低;温度越低冷速越高。所以要提高冷速,就可以在生产中对淬火剂冷却,降低温度;反之加热或停止冷却循环,提高淬火剂温度,便可降低淬火冷却速度。
    3. 搅拌对冷速的影响
    搅动淬火液(包装摆动工件)可以提高其淬火冷速;反之降低淬火冷度。
    好好运用这三方面对冷速的影响,能解决很多热处理方面的问题。
  • 1.2如何控制淬火剂的浓度和温度?
    1.浓度的控制。
    介绍测浓度的小工具,如右图所示,手持式折光仪(也有叫糖度计的),小巧携带方便。建议热处理厂家都配备一个,价格不贵,国内许多光学仪器厂有生产,在很多仪器店也能买到。
    在热处理的现场可以用折光仪来监控浓度,简单的说用折光仪读数乘2.5即可得到浓度值。使用方法是掀开盖板(白色的),取试液数滴放在镜面上,合上盖板,读数,,右边的读数乘2.5即为浓度值。值得一提的是,在使用前一定要让折光仪的读数归0。
    2 .温度的控制
    推荐淬火剂的温度最好在30-40℃,不要高于55℃。建议淬火前后的温度不要超过10℃,尽量配备冷却及散热系统,像冬天温度低,使用前可以加热或提高浓度。
  • 1.3首次试验,淬火液浓度的确定及如何配好淬火液
    浓度确定:
    首先注意参考浓度表,最好以此浓度为起点做试验,如40Cr的浓度范围在5%-10%,那么做试验时最先从10%浓度试起,如果硬度不足,就是浓度过高,就应该降低浓度在试;同时也跟钢件的其它因素有关,前面已经提过形状不规则、小的、壁厚件可以选用高浓度。如果淬裂,那原因可能就是浓度低了,那就提高浓度;这样试几次浓度就确定了。
    配液问题:
    浓度确定后,先往槽内放入水,而后倒入淬火剂原液,搅拌完全,使原液与水均匀溶解。淬火剂在水中的体积比(浓度)可按淬火槽的高度计算。比如配制10%的浓度,假设淬火槽内高度为3米,则应先防入3×(1-10%)=2.7米高度的水,再倒入0.3米高度的原液,这样即得到10%的浓度。 也可以按照体积来算,如果是1方的淬火槽还是按照上面的浓度就是需要900kg水在加入100kg淬火剂。(因为淬火剂原液的密度是1.07,所以估算体积比)
  • 1.4水性淬火液的逆溶点又是什么
    PAG类水性淬火剂是由具有逆溶特性的水溶性高分子材料复配各类功能助剂合成的。所谓逆溶性指物质在水中溶解度随温度的升高而降低。达到一定温度后,就析出不溶的特性。用这类水溶性高分子材料生产的淬火剂,高温区冷速快,低温区尤其300摄氏度时冷速慢,正因为以上特性,所以该类物质特适合做淬火剂。淬火工作硬度高、不裂、淬硬层深,经过调节浓度,调节液温,使用不同工艺加工的PAG可以在水和油特性之间任意调节,以满足不同用户各种要求。
    详情如下:
    大家知道,油高温区冷速是较低的,所以有时侯对有些工件硬度达不到,但它300℃的冷速更低,所以一般不会裂,而自来水高温冷速很快,300℃的冷速也较快,虽然淬火硬度和深度好,但特易裂,用VIF冷却速度测定仪测得以下数据:
    淬火剂类型 Vmax(℃/s) Tvmax(℃) V300(℃/s) t600(s) t400(s) t200(s)
    32#机械油 065 537 006 013 017.5 047.5
    自来水 220 627 086 004.5 005.5 008.0
    表1,自来水30℃和32号机械油40℃时的冷却特性数据

    生产PAG水性高分子聚醚,通过控制工艺条件可以获得不同PAG淬火性,不同PAG淬火性能也不同。本公司主要使用三种,牌号分别是HY-251A,251B,251C水性淬火剂,用VIF冷却速度测定仪测得以下数据(同浓度(10%)、同液温(30℃)),由表2可见整个特性数据均在油和水之间,其中251C明显慢于251B,251A。我公司251C已广泛用于各类工件整体淬火,取代原来用油的也很多。
    淬火剂类型 Vmax(℃/s) Tvmax(℃) V300(℃/s) t600(s) t400(s) t200(s)
    251A 158 720 49 002.8 004.4 009.2
    251B 136 645 47 002.8 004.8 009.8
    251C 119 643 36 009.6 011.4 019.0
    表2,同浓度(10%)、同温度(30℃)下,不同型号251的特性数据(251A 、251B、251C)

    对于同一种牌号例HY-251水性淬火剂,调节浓度可以获得不同的效果,由表3可见。假如工件用低浓度淬火易裂,可以提高浓度来改变,例如某履带厂履带材质40CrB,浓度在10%时还有裂纹,等提高到15%时,裂纹完全消除,硬度正常。对于不同材质,应该用不同浓度,常见材料经长期经验积累,一般能很准确提供使用浓度,特殊材料,可先做实验确定。
    浓度 Vmax(℃/s) Tvmax(℃) V300(℃/s) t600(s) t400(s) t200(s)
    5% 170 548.5 80 003.0 004.1 009.4
    10% 136 645 47 002.8 004.8 009.8
    15% 125 712 35 003.0 004.1 006.0
    表3:在相同温度下,不同浓度251B的冷却特性数据

    对于同一淬火液,在相同浓度条件下,通过调节淬火液的温度也获得不同淬火效果。
    这对于很多只有一个槽液但又要处理很多不同材料的厂子很有帮助。因为液温提高,冷速下降,所以应该先处理那些不易裂纹的材料先提液温,然后再处理易裂的材料。
    温度 Vmax(℃/s) Tvmax(℃) V300(℃/s) t600(s) t400(s) t200(s)
    20℃ 159 730.00 48 002.4 004.0 009.4
    30℃ 136 645.00 47 002.8 004.8 009.8
    40℃ 128 650.00 42 004.0 005.8 011.4
    50℃ 111 629.75 40 008.8 012.6 018.4
    表4:在相同浓度(10%)不同温度下,251B的冷却特性数据
    由以上可见,通过不同手段调节,可以在水和油之间任意调节,选用251C,使用浓度高些,淬火温度也稍高些,会获得愈来愈趋向油的特性。
  • 1.5水性PAG淬火剂的五大优点
    我公司PAG水性淬火剂投入市场以来,得到各界的好评,其中有私营企业,也有许多大型的国有企业及上市公司,原来这些用户都是用油淬、水淬。归其究竟,只要是PAG水性淬火剂有以下五大优点:
    1.环保安全。
    这一点不用说大家也能够明白,水性的产品本身就比油性产品安全环保,使用浓度一般是原液的5%-20%之间,剩下都是水,所以不会象油淬时起火、冒烟。有些热处理厂工件大,油淬每次下去后浓烟滚滚,火苗窜很高,易发生火灾。事实上,这种原因造成重大火灾在国内外不胜枚举。使用本品决不会起火、冒烟。有效克服油的缺点。
    2.成本低、经济实惠。
    油价上升,越来越显示出其优势,以32#机械油为例,现价在8800元左右。本品虽总价高,但是一般可以按1:15-1:4兑水使用,平均下来,就大大低于油的价格。
    3. 比热值较高。
    其比热值与水比热溶相近,浓度与比热溶成正比,比油要高很多,这一特点能为热处理厂解决大问题。有好些用户由于从油换到淬火剂,结果干的工件单体重量比以前大很多,日常处理量也多多了。
    4.工件硬度高,变形量减少。
    对很多材质和各种类型工件,油改用淬火剂,硬度普遍提高2HRC,变形量减少。某链条厂链片用32#机械油淬火,硬度52HRC,回火硬度44HRC,拉断力20千牛,韧性断裂,用本淬火剂,淬火硬度55HRC,回火硬度45HRC,拉断力20.2千牛,韧性断裂,多方面性能都好于油淬。
    5. 容性强、防腐耐用性能要好得多。
    PAG类水性淬火剂比聚乙烯醇淬火剂化学忍耐性能要好很多,混入小量的酸、碱、盐,杂质影响不太大,并不会立即变质,不象聚乙烯醇,特易变质。
    以上分析可见,PAG淬火剂实为质量可靠,价格低廉,安全环保的一种新型淬火介质,值得大力推广应用。
  • 1.6PAG水性淬火剂的MSDS
    用户你好,如有需要请直接与我们联系,13864565268。
  • 1.7PAG水性淬火剂的工作原理
    当灼热的工件淬入PAG水性淬火剂中,即进入蒸汽膜阶段,介质冷却速度稍慢;然后进入沸腾阶段,介质冷却速度稍慢;然后进入沸腾阶段,其裂度比油淬要强得多,故可获得比油淬更高的淬火硬度和淬硬层深度;当零件附件的介质已接近或达到逆溶点温度(浊点),由于逆溶性这一特点会使工件周围的PAG类物质大量析出,形成一层保护膜附着在工件上,此时进入对流阶段,介质冷却速度比水慢得多,有效地解决了水在低温区(马氏体转变区)冷却速度过大的问题,能避免工件开裂、减少畸变(变形)。继续冷却过程中,当工件温度低于浊点时,包裹在工件上的PAG 类的物质又回溶到淬火剂中(只有接触工件表面的极少数发生分解、断链,此部分与零件带出的少量淬火剂一起为淬火时消耗)。
  • 1.8淬火介质所具有的特征
    合适的冷却特性;
    良好的稳定性;
    冷却的均匀性;
    能使工件淬火后保持清洁,不腐蚀工件;
    淬火时不产生大量的烟雾;
    不易燃、易爆、使用安全;
  • 1.9使用水性淬火剂淬火槽应注意的问题
    钢板结构或水泥结构均可,钢板的不用涂漆;
    建议设置搅拌装置,如干活量小可以不设置
  • 1.10使用淬火剂浓度应该注意的问题
    浓度控制:随着淬火溶液中水性淬火剂(PAG淬火液) 原液浓度的增加,溶液的冷却能力明显下降。为了保证工件淬火后既达到要求的硬度又不出现淬火裂纹,就必须使淬火溶液中 原液的浓度稳定在一定范围内。在生产现场可以用折光仪监控 原液的浓度。新配制的 HY-251水溶液可用折光率读数乘 2.5 ,即为其浓度值。在水性淬火剂(PAG淬火液)使用过程中,折光率读数会受到系统污染的影响。为保证对槽液浓度的良好控制,应酌情定期取样测定运动粘度等性能以校正现场浓度值。
  • 1.11使用淬火剂应注意的温度方面的问题
    温度控制:淬火溶液的温度和冷却性能有一定关系。推荐最佳溶液温度为 30-40 ℃,应不高于55 ℃。为了保产品质量的稳定性,建议将淬火温度控制在尽量窄的范围内。槽液淬火前后的温升也一般不要大于 10 ℃。最好配备冷却循环散热成套装置,如冬天室温过低,淬火前应考虑加热槽液或适当提高浓度。
  • 1.12折光仪的使用方法
    使用方法是掀开盖板(白色的),取试液数滴放在镜面上,合上盖板,读数,如右1图,右边的读数乘2.5即为浓度值。值得一提的是,在使用前一定要让折光仪的读数归0,这方面的知识以后会讲到。
  • 1.13确定使用淬火液以后,淬火槽如何确定它的大小及冷却系统?
    下面结合新的客户的案例,来说明一下使用PAG淬火剂刚开始建淬火槽的应该注意的问题.
    首先, 需要清楚问题的根本在于使用PAG淬火剂跟油与水相比,最大的特点是因为使用淬火剂的最佳温度不易超过55℃,很多客户在使用时在55℃-65℃问题也不大,但是不能超过74℃。因为超过74℃淬火剂就会逆溶析出。(所谓逆溶性指物质在水中溶解度随温度的升高而降低,达到一定74℃后,就析出不溶的特性)。
    客户工件的大小是2吨,两个加热炉,8小时出1炉,(说明最多同时出炉2件,即4吨),连续淬火。一般来说,在热处理行业里常识如果工件是2吨,将以10倍的大小来建淬火槽。
    以客户建淬火槽40吨为例,铁的比热溶是0.46*103焦/千克,淬火剂的比热溶与水接近,4.18*103焦/千克。 根据Q=cm△t,是一定质量的物质升高或降低一定的温度所吸收或放出的热量。工件在出炉时的温度一般在850℃左右,环境温度算30℃,△t为820℃。 根据热量交换定律,工件出炉时释放的热量与淬火液吸收的热量相等,得出以下: 4T*820*0.46=40T*4.18*△t 计算得出,△t=9℃,即温度升高了9℃,如果夏天最热的时候天气38℃,将此时淬火液的温度从理论上来说是38+9=47℃,小于55℃。也就是说如果在继续干 4吨活的话,问题也不大47+9=56℃。所以得出,像这个客户,8小时出一炉,以后淬火液温度就会降低,如果在这种工作状态下,根本就不需要冷却系统。
    如果以后干活量增大可以考虑上冷却系统或者用两个淬火槽来回循环。 上冷却系统,也有两种方法。一种是用热交换器,一种是用冷却塔。前者的费用能高些,但是效果好。但只要明白加冷却系统的目的,及充分利用热能定律,就能很好的处理使用淬火液的温度问题了。
  • 1.14夏天淬火液的维护问题

    在维护方面,需要注意的一点是,特别是夏天如果三两天不干活,最好一天开一次搅拌,见光。另外我公司也会免费给客户提供防腐剂。

  • 1.15小工件在用淬火液做实验时,需注意的问题

    很多客户在选用淬火液这种介质淬火之前,都会安排实验。有一些生产诸如链条等用户,因为件很小,一般会选择用一个小桶做为淬火槽来配液,加热出炉的工件直接丢在里面,很快就下沉到桶底,时间很短,像这种情况往往做实验硬度降低甚至不如油,达不到要求,究其原因是由于工件进入淬火液后大约3秒的时间就沉到桶底,热量散发不出来,冷速变慢,正常来说使用淬火液从出炉到降到200度以下,大约需要9秒的时间,但工件自由下降的时间过快。所以这种情况的解决方法就是,选择比较高的桶(让其在桶中下落的时间变长)或用个铁丝挂着。问题就迎刃而解了。

  • 1.16常见的淬火介质

    • 优点:冷却能力较强、来源广、价格低、成分稳定不易变质。
      缺点:是在C曲线的“鼻子”区(500~600℃左右),水处于蒸汽膜阶段,冷却不够快,会形成“软点”;而在马氏体转变温度区(300~100℃),水处于沸腾阶段,冷却太快,易使马氏体转变速度过快而产生很大的内应力,致使工件变形甚至开裂。当水温升高,水中含有较多气体或水中混入不溶杂质(如油、肥皂、泥浆等),均会显著降低其冷却能力。
      适用: 截面尺寸不大、形状简单的碳素钢工件的淬火冷却。
    • 盐水和碱水
      优点:在水中加入适量的食盐和碱,使高温工件浸入该冷却介质后,在蒸汽膜阶段析出盐和碱的晶体并立即爆裂,将蒸汽膜破坏,工件表面的氧化皮也被炸碎,这样可以提高介质在高温区的冷却能力。
      缺点:介质的腐蚀性大。一般情况下,盐水的浓度为10%,苛性钠水溶液的浓度为10%~15%。
      适用: 可用作碳钢及低合金结构钢工件的淬火介质,使用温度不应超过60℃,淬火后应及时清洗并进行防锈处理。

    • 冷却介质一般采用矿物质油(矿物油)。如机油、变压器油和柴油等。机油一般采用10号、20号、30号机油,油的号越大,黏度越大,闪点越高,冷却能力越低,使用温度相应提高。 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种。
      高速淬火油是在高温区冷却速度得到提高的淬火油。获得高速淬火油的基本途径有两种,一种是选取不同类型和不同黏度的矿物油,以适当的配比相互混合,通过提高特性温度来提高高温区冷却能力;另一种是在普通淬火油中加入添加剂,在油中形成粉灰状浮游物。添加剂游磺酸的钡盐、钠盐、钙盐以及磷酸盐、硬脂酸盐等。生产实践表明,高速淬火油在过冷奥氏体不稳定区冷却速度明显高于普通淬火油,而在低温马氏体转变区冷速与普通淬火油相接近。这样既可得到较高的淬透性和淬硬性,又大大减少了变形,适用于形状复杂的合金钢工件的淬火。
      光亮淬火油能使工件在淬火后保持光亮表面。在矿物油中加入不质的高分子添加物,可获得不同冷却速度的光亮淬火油。这些添加物的主要成分是光亮剂,其作用是将不溶解于油的老化产物悬浮起来,防止在工件上积聚和沉淀。另外,光亮淬火油添加剂中还含有抗氧化剂、表面活性剂和催冷剂等。
      真空淬火油是用于真空热处理淬火的冷却介质。真空淬火油必须具备低的饱和蒸汽压,较高而稳定的冷却能力以及良好的光亮性和热稳定性,否则会影响真空热处理的效果。 盐浴和碱浴淬火介质一般用在分级淬火和等温淬火中。
    • 新型淬火剂
      聚乙烯醇水溶液
      原理: 当工件淬入该溶液时,工件表面形成一层蒸汽膜和一层凝胶薄膜,两层膜使加热工件冷却。进入沸腾阶段后,薄膜破裂,工件冷却加快,当达到低温时,聚乙烯醇凝胶膜复又形成,工件冷却速度又下降,所以这种溶液在高、低温区冷却能力低,在中温区冷却能力高,有良好的冷却特性。
      优点:价格便宜
      缺点:
      很容易变质,特别是夏天,干活质量不稳定。
      PAG淬火液
      该PAG淬火液是由聚醚类高分子材料添加多种表面活性剂制成,由于其对水有逆溶性的特点。在热处理得到广泛应用,使用本品能有效改善工作环境,提高零件的淬火质量,降低生产成本,是一种成熟的淬火介质。
      优点:产品质量稳定,既经济又环保,克服了水冷却速度快,易使工件开裂;油品冷却速度慢,淬火效果差且易燃等缺点。
      缺点:不能用于盐浴炉。

  • 1.17 水性淬火剂的维护与管理
    淬火介质在使用过程中都会受到污染。包括内部和外部的污染。
    • 1. 内部污染: 内部污染包括自来水的污染,生产中不均衡带出引起的污染和PAG聚合物变质产物的污染三类。
      • 1.1自来水的污染。由于淬火剂在使用过程中按照比例添加自来水,成为淬火液。在淬火过程中,水会挥发,原来溶解于水中且不随水分挥发的物质留在淬火液中。日积月累,就造成了对淬火液的污染。但不影响冷却性能及浓度测量结果。 自来水的污染是不可避免的。
      • 1.2 不均衡带出引起的污染。淬火冷却后期,工件表面温度下降到逆溶点附件(74℃),工件表面所沾的淬火剂原液(聚烷撑二醇),就会慢慢回到工作液中。回溶时间越长,工件的表面残留就越少。由于聚烷撑二醇是淬火剂的主要成份,如果带出量太多,久而久之就会引起淬火液组分失调。
        解决的方法:
        • 延长回溶时间,让聚合物完全溶解于工作液中,当温度低于74℃时,聚合物就会溶解于水中。
        • 在保证工件不会淬裂的前提下加快淬火液的流速
        • 淬火结束,工件出水前可摆动几次。
        • 如果个别工作表面残留较多,也可以用清水冲洗后溶液在倒入工作液中。

      • 1.3 PAG聚合物的稳定性和淬火液变质产物的污染
        HY-251水性淬火剂属于一种高分子聚合物,具有很高的化学稳定性,只有受到高于200℃以上的高温并在有氧气的条件下才能被氧气分解。淬火过程中,工件表面包膜的大部分可以因为其中及其周围的水被气化而保持在不高于水沸点的温度,最接近工作表面现象极少部分的聚烷撑二醇,有可能被加热到更高的温度而发生氧化分解,氧化分解产物的分子量很小,可全部成气体从淬火液中跑掉,所以不会对淬火液产生影响。
    • 2.外部污染
      外部污染主要有工件带入的氧化皮、灰尘、油类等。氧化皮等比重≥水的不溶物(淬火液密度与水相当),溶入槽底,其存在一般不影响浓度测定和冷却特性,只要定期过滤去除,就能保证正常生产。
      对于外来污染,比较难处理的就是油。油污染通常来自工件上的切削液、设备的润滑及液压油等,由于油密度比水小。所以油一般都会浮在表面或乳化到水溶液中。浮在表面的油不影响淬火液的冷却特性,但可能防碍操作和浓度测量。当受到比较强烈的机械搅动或淬火液中带进了肥皂和洗涤剂时,这些油就容易被乳化到淬火液中。乳化进去的油一般不影响淬火液的浓度测量值,但会稍微增大低温时的冷却速度,因而有可能因油污细菌分解而变臭,同时淬火液变黑。经验表明,由于污染引起的发臭和变黑都不影响淬火液的冷却特性,也不影响测量结果。
      淬火液消除油污染的方法是,首先设法不让油进入淬火液中,然后是及时清除淬火液上面的浮油,最后是打破油的乳化状态并加以清除。
本文关键词:淬火介质 淬火剂 淬火液
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