如何選用高中頻熱處理用淬火介質(zhì)
為獲得合格的高中頻熱處理產(chǎn)品，除必須的設(shè)備條件和合理的工藝方法外，選好用好淬火冷卻介質(zhì)也是必不可少的。
一 高中頻熱處理用淬火冷卻介質(zhì)的過(guò)去和現(xiàn)狀
高中頻加熱后的淬火冷卻，通常采用三種方式。一是噴淋淬火，二是加熱后的同時(shí)浸液淬火，三是埋油加熱淬火。噴淋淬火用得最多，既適用于表面連續(xù)加熱淬火，也適用于同時(shí)淬火。埋油加熱淬火多用于淬透性好的合金結(jié)構(gòu)鋼件的連續(xù)淬火。不管采用何種淬火冷卻方式，所用淬火介質(zhì)都應(yīng)滿足以下三方面的要求：
1、能使工件獲得要求的淬火態(tài)硬度和淬硬層深度、不淬裂和無(wú)超差的淬火變形；
2、安全、清潔；
3、介質(zhì)的冷卻特性穩(wěn)定，以便獲得長(zhǎng)期穩(wěn)定的淬火冷卻效果。
自來(lái)水是清潔而又廉價(jià)的淬火介質(zhì)。它既適于噴淋淬火，也適于浸液淬火。但是，工件冷卻到較低溫度時(shí)，自來(lái)水的冷卻速度過(guò)快，使其只適于碳含量較低的碳素結(jié)構(gòu)鋼件的淬火冷卻。對(duì)于淬透性稍高的合金結(jié)構(gòu)鋼件和碳含量更高的碳素結(jié)構(gòu)鋼，如果使用自來(lái)水，淬裂危險(xiǎn)會(huì)很大。
普通機(jī)械油的冷卻速度不快，可用于淬透性較好的鋼種。專(zhuān)用快速淬火油具有遠(yuǎn)低于自來(lái)水，而又比普通機(jī)械油高得多的淬火冷卻速度，適于大多數(shù)合金結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼和截面小的碳素結(jié)構(gòu)鋼件的淬火冷卻。但是，淬火油易燃，不適于噴淋淬火之用，通常只用于高、中頻同時(shí)加熱后的浸液淬火冷卻。同時(shí)，為獲得更深的淬火硬化層，淬火冷卻介質(zhì)應(yīng)當(dāng)具有更快的冷卻速度。即便是現(xiàn)代冷卻速度最快的淬火油，做浸液淬火時(shí)，也達(dá)不到許多感應(yīng)加熱淬火件的冷卻速度要求。此外，在油中浸液淬火時(shí)也會(huì)有煙氣，淬火后的工件還需要清洗。
在只有自來(lái)水和普通機(jī)油的年代，為了對(duì)一些碳含量較高和淬透性較好的鋼種做感應(yīng)加熱連續(xù)淬火，人們開(kāi)發(fā)了埋油加熱淬火技術(shù)。埋油加熱淬火能解決一些工件的淬火開(kāi)裂問(wèn)題，但設(shè)備復(fù)雜、操作煩瑣和生產(chǎn)效率低，致使其應(yīng)用面一直很小。
為解決眾多合金結(jié)構(gòu)鋼件的感應(yīng)加熱連續(xù)淬火以及整體浸液淬火冷卻問(wèn)題，人們想了多種辦法。早些年使用最成功，并得到較普遍應(yīng)用的是聚乙烯醇水溶液。在我國(guó)，上世紀(jì)70年代開(kāi)始，聚乙烯醇淬火介質(zhì)就在熱處理行業(yè)推廣應(yīng)用。直到現(xiàn)在，還有一些工廠在使用這種淬火介質(zhì)。聚乙烯醇溶入水中，可以降低水的淬火冷卻速度；既適于做噴淋淬火，也適于做浸液淬火。配制成不同的濃度，可以適用于不同鋼種的需要。但是，聚乙烯醇淬火液也有幾大缺點(diǎn)：一是化學(xué)穩(wěn)定性較差，容易老化變質(zhì)，因此需要做經(jīng)常性的整槽更換；二是該淬火液的實(shí)際濃度很低，一般無(wú)法測(cè)量它的有效濃度，很難根據(jù)淬火液的變質(zhì)程度進(jìn)行有效的濃度調(diào)整；三是容易在感應(yīng)圈的噴水孔壁上形成不溶于水的聚合物膜而造成水流堵塞。
上世紀(jì)80年代末開(kāi)始，PAG類(lèi)水溶性淬火介質(zhì)在我國(guó)得到推廣。實(shí)際應(yīng)用證明，PAG聚合物的化學(xué)穩(wěn)定性高，因此使用壽命長(zhǎng)；正常生產(chǎn)條件下，PAG淬火液可連續(xù)使用幾年而無(wú)需做整槽更換。PAG類(lèi)淬火劑易溶于水，濃度容易測(cè)定，因此也就容易調(diào)整實(shí)際的使用濃度。改變濃度可以適應(yīng)不同鋼種和工件的需要。淬火后的工件可不清洗而直接回火。因?yàn)槭撬芤海ぜ慊饡r(shí)沒(méi)有煙氣，更沒(méi)有火災(zāi)危險(xiǎn)。PAG淬火液既可用于噴淋淬火，也可用于浸液淬火。使用PAG淬火液時(shí)，不會(huì)堵塞感應(yīng)圈的噴水孔。由于有眾多的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)際使用效果又好，近十幾年來(lái)，PAG淬火劑的應(yīng)用面迅速擴(kuò)大。過(guò)去使用聚乙烯醇的地方大多改用了PAG介質(zhì)。過(guò)去許多感應(yīng)加熱淬火中解決不了的淬火開(kāi)裂問(wèn)題和淬硬深度不足問(wèn)題也都通過(guò)采用PAG淬火劑而得到了解決。總之，PAG淬火劑是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外高中頻淬火熱處理生產(chǎn)中使用得最多和應(yīng)用效果最好的淬火介質(zhì)。
二 PAG淬火介質(zhì)的使用效果
試驗(yàn)證明，感應(yīng)加熱淬火用PAG淬火液，可以獲得比用自來(lái)水和其它水溶性淬火液更均勻和更穩(wěn)定的淬火硬度分布。用PAG淬火液做感應(yīng)加熱工件的噴淋淬火時(shí)，淬火硬度比用自來(lái)水要高，淬火硬化層更深，硬度分布更均勻，而且淬火時(shí)的工藝參數(shù)波動(dòng)對(duì)淬火后硬度的影響非常之小。
PAG淬火液不僅在一般結(jié)構(gòu)鋼件的感應(yīng)加熱淬火中用得很成功，而且在淬硬層特別深，鑄鋼件或者鑄鐵件的感應(yīng)加熱淬火中也取得了滿意的淬火效果。比如，鄭州水工機(jī)械廠為三峽大壩水下閘門(mén)行走輪用導(dǎo)軌做中頻連續(xù)淬火，導(dǎo)軌材質(zhì)為ZG42CrMo,淬硬層深度要求大于15mm，不允許有表面裂紋。該廠采用PAG類(lèi)淬火劑今禹8-20，使用濃度14％，使淬硬層深度達(dá)到22～26mm，無(wú)裂紋，變形也很小。東風(fēng)汽車(chē)公司發(fā)動(dòng)機(jī)廠在專(zhuān)用的臥式淬火機(jī)床上，對(duì)EQ491發(fā)動(dòng)機(jī)上的鉻鉬合金鑄鐵凸輪軸的8個(gè)凸輪做感應(yīng)加熱同時(shí)淬火。感應(yīng)淬火時(shí)，凸輪軸處于鑄造毛坯狀態(tài)。淬火的技術(shù)要求是表面硬度50～60HRc，桃尖硬化層深度為4.6～10.0，基圓硬化層深度為1.5～8.0mm。該廠采用11％的今禹8-20淬火液，工件完成加熱后，再浸入淬火液中淬火冷卻。淬火結(jié)果，凸輪軸無(wú)淬裂，各部分的淬火硬度和淬硬深度全部滿足要求。
三 PAG淬火介質(zhì)使用維護(hù)方法
PAG淬火液的配制非常簡(jiǎn)單，按體積或者按總量比例與自來(lái)水調(diào)配在一起，稍加攪動(dòng)使其溶化后，即可用于淬火冷卻。根據(jù)設(shè)備條件、工件的情況和熱處理要求，調(diào)整并確定合適的熱處理工藝參數(shù)，即可正常生產(chǎn)。日常生產(chǎn)中，每天用折光儀測(cè)量一次濃度，用以監(jiān)測(cè)淬火液的濃度變化情況。這樣的濃度測(cè)量，每次只需要幾分鐘就能完成。如果發(fā)現(xiàn)濃度過(guò)高或者過(guò)低，就補(bǔ)加自來(lái)水或者淬火劑來(lái)加以調(diào)整。為保證冷卻特性穩(wěn)定，必須對(duì)淬火液的使用溫度加以調(diào)控。通常，淬火液的溫度宜控制在20～40℃范圍內(nèi)。此外，要防止淬火液受到過(guò)多的外來(lái)污染，并定期清除淬火槽底的沉渣。只要能做好上述簡(jiǎn)單的維護(hù)管理工作，一般工廠都能長(zhǎng)期用好PAG淬火液。當(dāng)然，如果遇到與淬火介質(zhì)有關(guān)的其它問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)向淬火介質(zhì)供應(yīng)商咨詢解決辦法。
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