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环保无机淬火介质
淬火介质 一、液体 1、水 1)清水、2)无机盐或碱的水溶液、3)有机物水溶液 2、油 1)植物油、2)全损耗系统用油(机械油)、3)专用淬火油(矿物油中加入添加剂)如锦辉淬火油
简介          ∨


淬火介质
一、液体
1、水
1)清水、2)无机盐或碱的水溶液、3)有机物水溶液
2、油
1)植物油、2)全损耗系统用油(机械油)、3)专用淬火油(矿物油中加入添加剂)如锦辉淬火油
3、溶融热浴
1)熔盐、2)溶融金属
二、气体
1、空气
1)静止空气、2)压缩空气
2、还原性气体(氢、氨分解气)
3、中性气体(氮)
4、惰性气体(氩、氦等)
三、固体
1、流态床
1)气固态、2)气液态、3)气液固态
2、金属板
水是冷却能力较强的淬火介质。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。因此水适用于截面尺寸不大、形状简单的碳素钢工件的淬火冷却。
盐水和碱水
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。其缺点是介质的腐蚀性大。一般情况下,盐水的浓度为10%,苛性钠水溶液的浓度为10%~15%。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。
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。在矿物油中加入不同性质的高分子添加物,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
有聚乙烯醇水溶液和三硝水溶液等。聚乙烯醇常用质量分数为0.1%~0.3%之间的水溶液,共冷却能力介于水和油之间。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。
三硝水溶液由25%硝酸钠+20%亚硝酸钠+20%硝酸钾+35%水组成。在高温(650~500℃)时由于盐晶体析出,破还蒸汽膜形成,冷却能力接近于水。在低温(300~200℃)时由于浓度极高,流动性差,冷却能力接近于油,故其可代替水-油双介质淬火。
1、淬火剂产品描述
是由一种液态的有机聚合物和腐蚀抑制剂组成的水溶性溶液。有机聚合物完全溶于水,形成清亮、均质的溶液。但当温度超过 74℃(165℉)时,聚合物便会从水中析出分离,形成一层不溶解的相。该产品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。
当用淬火剂的稀释溶液冷却热的金属时,液体有机聚合物会在金属表面沉积,形成一层薄膜。可以通过调节薄膜的厚度部分地控制金属的冷却程度。薄膜的厚度则是通过调节淬火浴中淬火剂的浓度来完成。也可通过调节淬火液的温度或搅拌程度来控制冷却。 淬火剂跟其他的水溶性聚合物淬火液(剂)的主要区别在于:控制热转换的多聚物成分不同。如美国有UCON A,烟台海益等,其多聚物成分为聚醚(PAG)。
2.淬火剂特性和优点
◆ 淬火剂水溶液在常温下均匀透明溶液,当温度升高时,淬火剂溶解度反而会下降,溶液就从透明变为混浊,到达74°C时聚合物的线型大分子就会从水中析出,并与水完全分离。(这叫做逆溶性,74°C就是逆熔点)。
◆ 通过调整其水溶液的浓度,可在很大范围内调整其冷却能力,可以得到介于水油之间,以及相当于油或者更慢的冷却速度,也可以和Quench PA配比使用来调节冷却曲线。
◆ 淬火剂需要最少量的添加处理,因为它们和普通的聚乙烯醇和溶解油相比,不易变质和被氧化。主要的添加工作就是补充蒸发损失掉的水。
◆淬火剂和普通的油性淬火油(剂)相比,能除去烟尘、煤灰和残杂物。使设备维护和工厂清洁工作变得轻松简单。
◆淬火剂在0℃(32℉)以下会冻住,使用前需要在室温下解冻并混合,产品功能不会受到影响。
◆水性淬火剂对黑色金属及有色金属均无腐蚀,淬火工件光亮且有短期防锈作用。
◆推荐最佳溶液温度 20~50℃,应不高于60℃。
3. 典型性质数据
指标 结果
20℃时每加仑的重量 (磅) 8.94
比重(20℃) 1.074
倾点 -11℃(-12℉)
粘度37.8℃(100℉),SUS 1120~1375
防锈作用 ATMS D665A 通过
闪点 无
4.应用――在世界上聚合物是应用最广的一种有机淬火液,可用于各种汽车工件以及航空工业的铝合金和钛合金,合金钢锻模的淬火,大转矩柴油机曲轴感应加热淬火等。淬火剂主要应用于以下淬火范围:
◆适用于典型的用油淬火的高碳钢和高合金钢;用20-30%的浓度,可适用于钢件的整体和表面淬火。
◆适用于感应淬火和火焰淬火,适合喷射淬火和浸淬,可应用于几何外型复杂的高合金部件(包括:球墨铸铁、韧性铸铁等)。
◆用于在倾炉、车底式炉和坑式炉中加工的大型合金部件,感应加热成形的部件或合金。
◆用于在使用燃气、天然气和碳氮共渗气的熔炉中需要油淬火的加工部件(间歇式和连续式操作)。
◆适用于旋转或持续型混合器的氧化熔炉、天然气熔炉和保护气熔炉。它们能应用在部件铸造后的直接淬火;铸件的连续淬火以及铸钢、锻钢、铸铁的一般淬火。
◆大批量的汽车、拖拉机齿轮等零件的淬火(连续式渗碳生产线或箱式多用炉)
◆淬火剂是一种高分子聚合物水溶性淬火剂,选用国外优质原料精制而成,具有独特的逆溶性,(一般称之为浊点效应)安全,环保,使用寿命长,使用成本低,国际油价越来越高,国家对环境保护愈来愈严的大气候下,逐渐成为热处理行业的首选淬火介质。
◆安全环保淬火剂完全不燃烧,无火灾危险,无毒,无油烟,使工作环境大大改善,满足环保部门对企业的环保要求。
5.淬火剂冷却曲线特性曲线,30度
淬火过程曲线图表1和图表2显示了Wonder Quench PE在实验室测试时的冷却率,实验使用一个不锈钢的测试圆柱体(长是直径的4倍),在它的几何中心安置有电热偶。
图表1用Wonder Quench PEE和传统的淬火油做了比较。图表2显示了流体流动(循环)对浓度和浴温都确定的Wonder Quench PE的影响。这些曲线仅对一般的比较有效。
6.使用范围和局限
淬火剂主要用于各类碳素钢,低合金结构钢、弹簧钢、渗碳钢、轴承钢制工件做增体浸淬和感应加热淬火.
淬火剂不使用与有二次硬化特性的钢件(如冷热模具钢和高速钢).
淬火剂一般不适于淬经过盐浴炉加热后的工件.
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