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水溶性淬火液的配方介绍(一)

发表时间:2010-05-18 10:15:03; 来源:
名词解释:
1、水:
优点:汽化热高,传热系数较高,化学稳定性好,很便宜,使用方便。
缺点:冷却速度随水温的变化而发生明显变化。650-550℃区间冷却速度小于300-200℃区间。因在奥氏体不稳定区域冷却速度低,故会出现淬不硬现象。淬火件在淬火时还会产生巨大的应力,造成开裂和变1、水:
优点:汽化热高,传热系数较高,化学稳定性好,很便宜,使用方便。
缺点:冷却速度随水温的变化而发生明显变化。650-550℃区间冷却速度小于300-200℃区间。因在奥氏体不稳定区域冷却速度低,故会出现淬不硬现象。淬火件在淬火时还会产生巨大的应力,造成开裂和变形。蒸汽膜阶段长,易生气泡。在淬火件的凹槽和孔内蒸汽不易逸出,造成冷却不均,因此易出现软点。
  用途:只用于小截面、形状简单的碳素钢件淬火,工作表面较光洁。
  注意事项:使用时最好用搅拌或强制循环的方法,以提高冷却的均匀性,防止产生软点和变形。水中不应混入灰尘、油类等杂质。工作温度不应超过40℃。
2、无机水溶液:
  1)氯化钠(食盐)水溶液:
  介质组成:NaCl浓度可用5%或10%。
  优点:NaCl能附着于灼热的淬火件表面,剧烈爆炸成雾状(崩膜),使蒸汽膜破坏,蒸汽膜阶段大为缩短,从而明显提高水的冷却速度,冷却也比较均匀。价格便宜,淬火件可达到较高硬度,而且硬度均匀。
缺点:冷却速度随溶液温度而变化,淬火后淬火件易生锈。
用途:用于淬透性低、不易开裂、对防止变形要求低的淬火件,例如碳素钢件(有效厚度30-100mm,采用盐水,油淬火),合金结构钢(40Cr,40CrMoV,有效厚度30-150mm;38CrMoAl有效厚度>80mm。)
  注意事项:使用时溶液温度应控制在60℃以下,淬火后要清洗,并要进行防锈处理。
  2)氢氧化钠水溶液:
  优点:冷却曲线与氯化钠溶液基本相同,NaOH可与淬火件表面的氧化皮相互作用,产生氢气,使氧化皮迅速剥落,使淬火件表面呈现光亮的银白色。冷却能力大于氯化钠。
缺点:有腐蚀性,劳动条件较差,在使用中易吸收空气中的二氧化碳而使成分逐渐变化。与前两者一样,冷却速度也随溶液温度而明显变化。
  用途:用于碳素钢。
  注意事项:要定期更换溶液。
  3)饱和氯化钙水溶液:
  优点:在奥氏体不稳定区(650-550℃)时,有很高的冷却速度,在马氏体转变区,由于它的沸点比水高,对流的开始温度也较高,同时它的粘度比水大,传热性也较差,因此冷却速度较慢,从而减小淬火的应力,防止变形和开裂。它的配制方便,容易购买,价格低,使用寿命长。
缺点:温度太低时,会有氯化钙结晶析出,堵塞淬火槽管路。淬火件放置时易生锈。
  注意事项:淬火件淬火后要及时清洗,进行防锈处理。
  4)过饱和硝酸盐水溶液:
  介质组成:(1)三硝溶液硝酸钠25%,亚硝酸钠20%,硝酸钾20%,水35%,使用相对密度应控制在1.4-1.5之间;(2)二硝溶液硝酸钠31.2%,亚硝酸钠20.8%,使用相对密度应控制在0.36-1.41之间。
  优点:在高温区(650-550℃),由于大量硝酸盐的存在会破坏蒸汽膜的形成和稳定性,使冷却速度接近水。在低温区(300-200℃),由于溶液浓度高,粘度大,流动性差,对流速度慢,使冷却速度又接近油。三硝溶液与饱和氯化钙溶液相似,淬火硬度高,淬硬层深,变形小,不易开裂。淬火件防锈性好,冷却特性介于水与油之间,高温下冷却速度比油快3倍,低温下为油的1倍,但仍比水慢。
缺点:价格比氯化钙高很多,亚硝酸钠有毒,易生致癌物质。
  用途:用于中碳钢、高碳钢、低合金和球墨铸件的淬火,还可代替碳钢的水-油双液淬火。45钢有效厚度小于或等于40mm。有些形状简单的合金钢[40Cr,65Mn,20Cr(渗碳后),GCr15] 工件也可采用。
  注意事项:要注意亚硝酸钠有毒,而且有致癌作用,应改用无毒防锈剂。使用温度为30-60℃。当温度升至100℃时,冷却能力就会下降,就会有软点出现。
  5)氯化锌-氢氧化钠水溶液(光亮淬火剂):
  介质组成:氯化锌12.25%,氢氧化钠12.25%,肥皂0.5%,水75%。
  性能:氯化锌与氢氧化钠反应,生成氢氧化锌,呈乳白色,高温区冷却速度比水快,低温区冷却速度比水慢。
优点:淬火件硬度高,变形小,不易开裂,表面光亮。
  用途:用于碳钢和碳素工具钢等形状复杂的工模具的工件的淬火,可代替水-油双液淬火。
  注意事项:要注意淬火前事先要先搅拌均匀,用压缩空气搅拌更好,工作温度应控制在20-60℃之间。
  6)水玻璃(硅酸钠)水溶液:
  介质组成:单一水玻璃溶液,模数M=SiO2/Na20=2.4,相对密度1.091-1.125(12-16波美度(Bc))(硅酸钠可用硅酸钾代替)。
  性能:(1)60SiMn钢汽车钢板弹簧在840℃下淬火,然后在460℃下回火,介质工作温度60-70℃。用16波美度的溶液处理的钢板弹簧,疲劳寿命可比油淬火(寿命40万次)提高6.7-10倍(可达400万次)。
(2)114淬火剂:在密度为1.10-1.12g/cm3的水玻璃水溶液中,加NaOH使相对密度调整到1.14,其优点是可减小变形,避免开裂。(3)351淬火剂:水玻璃(SiO2摩尔数/Na2O摩尔数=2.4,波美度56)19.1%,NaOH1.1%,氯化钠12.6%,氯化钾12.6%,有利于阻止溶液起化学变化。水玻璃冷却能力在水与油之间。在低温区(300-200℃)水玻璃能在工作周围形成一层韧性膜,所以冷却速度就明显降低。它的冷却速度可调节,可用作淬火油代用品。
  缺点:工件表面会附着胶状硅酸钠,难以清洗。它的工件表面有腐蚀作用。
用途:(1)用于60SiMn钢汽车钢板弹簧的淬火。
(2)用于形状复杂、厚薄不均的碳钢工件的淬火
(3)用于轴承钢等的淬火。
(4)用于大批量需用油淬火的工件,可作为油的代用品使用。
7)碳酸钠水溶液:
  介质组成:(1)低浓度碳酸钠水溶液;(2)15-20%碳酸钠水溶液。
  性能:(1)性能和用途与氯化钠水溶液同,但其淬火有效厚度仅为其1/3;(2)适用于有效厚度大于25mm的轴承钢。
  用途:工件表面较光洁。
  注意事项:工作温度不应超过60℃。
3、有机水溶液:
  1)聚乙烯醇(PVA)水溶液(简称73合成淬火剂):
  介质组成:最好能使用聚合度为1750,醇解度为88%的聚乙烯醇。水溶液浓度为10%,加有防锈剂、防腐剂、消泡剂等,它是我国用量最大的有机水溶液淬火介质,其组成为:聚乙烯醇10%,三乙醇胺1%,亚硝酸钠1%,苯甲酸钠0.4%,磺化蓖麻油0.02%,水87.58%。
  性能:使用时可加水稀释,例如可稀释到含聚乙烯醇0.1-0.3%。冬季使用时浓度应比夏季稍高,用于合金钢时应比碳钢稍高。
优点:它属于成膜型淬火介质,在冷却第一阶段,淬火件表面蒸汽膜外面被由聚乙烯醇形成的粘性膜包围,因而延长蒸汽膜的持续时间,冷却速度缓慢。进入沸腾阶段后,粘性膜破裂,冷却速度应明显加快。当温度降至低温区时,聚乙烯醇粘性膜又会重新形成,使冷却速度下降,这有利于防止工件开裂和变形。因此,它在高温区冷却速度与水近似,但低温区则比水慢。
缺点:因为在使用过程中它的浓度难以检测和控制,所以它的冷却性能变化大。它易发霉发臭。溶液结冰后再融解时,粘度就会下降,冷却性能就会变差,感应淬火时,析出的聚乙烯醇会堵塞感应圈喷水孔。目前国外已停用。
  用途:可用于中碳钢及中碳低合金钢的整体淬火,例如45钢,40Cr钢,40MnB钢,42CrMn钢等工件的淬火。
  注意事项:亚硝酸钠有毒,又会产生致癌物质,应改用其它无毒防锈剂。使用温度25-45℃。
  2)聚乙二醇:
  介质组成:感应淬火时最佳浓度为5-10%,整体淬火时为15-20%。
  优点:它属于成膜型淬火介质,可防止淬火件开裂。所形成的薄膜易清洗掉。
缺点:性能上不如聚醚型淬火介质,故欧美一直没采用。
  注意事项:使用中必须对介质浓度和温度进行控制。
  3)聚酰胺聚乙二醇(PAM)水溶液:
  介质组成:由酰胺与乙二醇共聚制得。
  性能:稳定性比其它有机聚合物淬火介质都好,当使用浓度超过15%时,淬裂几率可明显减少。
  用途:可用于直接淬火,锻造余热淬火和感应喷射淬火,特别用于大型工件的淬火。

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