聚合物水基淬火介质的应用.pdf

第11卷专辑2中国有色金属学报2001年11月

Vol.11S2TheChineseJournalofNonferrousMetalsNov.2001

[文章编号]1004-0609(2001)S2-0025-04

聚合物水基淬火介质的应用①

陈春怀,王欣,张文兴,周敬恩
(西安交通大学材料科学与工程学院,西安710049)

[摘要]聚合物淬火介质是新近发展起来的具有显著优点的淬火剂,在钢铁和有色金属淬火上得到了广泛应
用,但与其使用有关的一些问题,如较大的变形、开裂和细菌滋生等,也给一些使用者造成了巨大的经济损失。由
对这些问题的长期跟踪和研究,提出了要从正确选择聚合物淬火剂、使用时需要对淬火系统进行相应地改造和对
使用中的水基溶液要进行严格监测等方面着手解决这些问题。
[关键词]淬火;聚合物;淬火介质
[中图分类号]TG144[文献标识码]A

一般认为聚合物水基淬火剂具有以下的优表1不同淬火剂在300℃的冷速
点[1,2]:1)环保优点消除了油淬时的烟雾,大大Table1Coolingrateat300℃forsome
改善了现场的工作环境,消除了火灾隐患,且无毒typicalquenchants

性;2)生产上的优点由于在稀释状态使用,溶液QuenchantsNormalOilAcceleratedoilPAG
的粘度低于油带出量少所以投资和运行成本
,,Coolingrate
-15～1510～1530～80
低,比热和热传导率都较油大,所以淬火温升小,/(℃·s)
生产效率高,淬火后可不清洗,直接回火,节约了QuenchantsPVPACRPEOWater

时间和清洗剂的费用;3)技术优点冷速可根据Coolingrate
10～2510～2510～3090～130
(℃·-1)
需要可调,适应不同钢种的需要,和油比较,耐污/s
PAG—PloyalkyleneGlycols;PVP—Polyvinylpyrrolidone;
染的能力较强,和水相比,减少了应力和变形,消ACR—Ployacrylates;PEO—Polyethyloxazoline
除了水淬时的软点等。
表2不同淬火介质的H值
然而在聚合物水基淬火剂的应用上也发生了
,Table2Hfiguresfromdifferentquenchants
很多的问题,例如较大的变形、淬火开裂、细菌滋
QuenchantHvalueNote
生等,给一些用户造成了巨大的损失,故有人已经
Saltedwater2～5
开始怀疑它的实用性。针对这些问题而进行的长期Water
Plainwater0.9～2
跟踪和研究表明,不适当的淬火剂含量控制方法、
不正确的聚合物淬火剂种类选择和淬火系统本身的PAG0.7～2
ACR0.3～0.9Heavilyinfluencedby
不适应性是产生这些问题的主要原因。Polymerconc.,temp.and
PVP0.3～0.9agitation.
PEO0.3～2
1聚合物淬火剂的选择
Highspeedoil0.8～0.9
Mediumspeedoil0.5～0.8
Oil
选择聚合物淬火剂的首要条件是要考虑它有合Normaloil0.3～0.5
适的冷却性能,表1和表2分别列出了不同淬火剂Hotoil0.2～0.3
在300℃的冷速和H值[3]。
从表1和表2可见,对于淬透性高而截面又非合物淬火剂。而目前最广泛使用的PAG类淬火剂
常复杂的机械零件应该选用热油或者是在有些情况其实只能适应铝件或低淬透性合金钢制零件的淬火
下,选用在300℃冷速缓慢的PVP或者PEO类聚冷却。

①[基金项目]国家自然科学基金资助项目(59682006)[收稿日期]2001-07-16;[修订日期]2001-09-06
[作者简介]陈春怀(1963-),男,高级工程师,博士研究生.
·26·中国有色金属学报2001年11月

则,会卷入空气,延长膜态沸腾冷却,致使冷却不
2系统切换均,反而加大了变形和开裂的倾向。
目前很多工厂还在应用压缩空气搅拌的方法,
系统切换多数是从原先使用油的系统直接切换它不仅由于促使气体参与热交换,延长膜态沸腾到
的,但在切换时需要按照相应的程序和进行必要的核态沸腾的过渡,致使冷却不均匀从而变形加剧,
系统改造,否则会留有遗患。而且带入的氧气加速了介质的氧化和老化,缩短了
其服役寿命,所以应该停止采用压缩空气搅拌法。
2.1系统清洗
对原先使用油的系统需要进行彻底清洗以除去2.4温度控制
残留油物和脏物,否则这些残留物会污染聚合物水聚合物淬火剂的使用温度需要严格控制以便稳
基淬火介质从而影响聚合物的浓度测量和冷却性定和优化它的冷却过程,防止过度蒸发[6]。对PAG
能。清洗时可先加清洗剂到系统中