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水溶性淬火介质在现代热处理中的应用

为提高机械产品的使用性能及寿命，充分发挥金属材料的潜在性能，人们常常对机械零部件

进行热处理，而淬火又是热处理最基本的工艺之一；因此，淬火质量就成为保证机械产品质

量的关键，而保证淬火质量的关键又取决于淬火介质(冷却速度)。

传统热处理通常采用的淬火介质为水和油，油淬主要用于淬裂倾向较大的工具钢、高合

金钢及中低合金结构钢等，由于油的冷却速度较慢，经常出现淬火硬度不足或淬硬层深度达

不到预定要求等现象。水的冷却速度较快，又常常容易造成淬火畸变扭曲，甚至造成开裂使

工件报废，同时，由于淬火过程中汽化而产生的气泡，至使工件表面冷却不均而出现软点。

油淬是热处理工艺造成环境污染的重要因素之一，治理传统热处理污染是摆在热处理工作者

面前的一项重要课题，因此，对其系统而全面地认识、研究并采取有效措施进行遏制，对提

高现代热处理工艺水平，改善操作者工作环境，防止污染，节能增效具有现实和深远的重要

意义；水溶性淬火介质冷却速度介于油和盐水之间，它克服了水和油的上述弊端，同时它的

最大优点是无毒、无有害气体、无火灾危险、不污染环境、成本低廉等，因此推广应用新型

的水溶性淬火介质就显得尤为重要，它不仅解决了上述诸多问题，而且介质和水无限互溶，

通过调整浓度可以获得任一介于盐水和油之间的冷却速度，因此，在提高产品质量、降低工

艺成本和安全高效、环保节能等诸方面都有明显效果。

1试验研究

1.1淬火介质

通过对多种水溶性淬火介质进行实验比较，找出其各自的优点与特性，最后选定JEF型

淬火介质；它的节能效果，淬硬性及应用材料范围广等优点尤为突出。
1.2热处理工艺

淬火加热温度按传统加热温度计算再降低30℃—50℃，保温时间各种材料不变。

1.3试验材料

试验材料规格、牌号及化学成分如表1所示；

1.4试验设备

试验设备采用RX-45及RX-5中温箱式电炉，钢制淬火槽，淬火槽规格为600mm×300

mm×300mm；

1.5淬火介质数量

初次试验淬火介质重量为24kg。

1.6介质配比与浓度测定
淬火介质与水的配比为3：7，即：3份水溶性淬火介质原液加7份水。对介质浓度的检

测用婆梅比重计放在淬火液槽中可直接获得读数。婆梅密度为7.5，如不在此范围可加原液

或水进行调整。

1.7试验过程

(a)将Φ10mm×180mm的65Mn棒料装入Rx-5-9型箱式电阻炉加热至810℃保温后，用

钳子将试件取出，迅速放入已配制好的淬火介质中冷却，待工件与介质温度基本一致时取出，

进行观察、测试；

(b)将Φ20mm×100mm的T8棒料装入Rx-5-9型箱式电阻炉加热至790℃保温后，按(a)

的操作步骤进行淬火与测试；

(c)将80mm×40mm×16mm与Φ18mm×170mm的45钢试件分次装入RX-5-9型箱式电阻

炉加热至810℃保温后，按(a)的操作步骤进行淬火与测试；

(d)将Φ10mm×100mm65Mn的工件(搂齿)装入RX-45-9型箱式电阻炉加热至810℃保温

后，用钳子将工件取出，迅速放入淬火介质中冷却，待工件与介质温度基本一致时取出，进

行观察、测试。

1.8检测结果与分析

采用HR-150型洛式硬度计，分别对淬火试件进行洛氏硬度(HRC)检测。试验的材料、

热处理工艺及结果见表2；

从表2、表3及实验过程可以看出：

(1)淬火温度降低30℃-50℃仍有高的硬度；

(2)同一型号浓度的淬火介质，它适用材料的品种多，按传统(常规)热处理工艺，中碳钢(45

钢)与高碳钢(T8)及合金结构钢(65Mn)是不能用同一种介质淬火的，而JEF型淬火介质就实

现了这一目的；象T8钢特别是在截面积稍大一些的零部件用油淬硬度不足，水淬易裂，所

以一般采用水淬油冷的方式，但操作者不易掌握，经常出现淬火后开裂或硬度达不到要求等

现象。
依据以上实验结果及分析，针对方捆机的部分胎模、冲模材料为T8的进行了传统(常规)

热处理和用JEF型水溶性淬火冷却介质进行淬火试验比较，结果按传统(常规)热处理5件冲

模，其中2件不合格，即使合格者在生产使用过程中也出现开裂报废，存在质量安全隐患，

改用JEF型水溶性淬火冷却介质进行淬火的冲模，淬火硬度高达64HRC仍未出现异常，

上述几种材料按传统(常规)热处理工艺淬火，其结果见表3。

回火后投入生产效果良好，目前仍在生产作业中正常安全的服役。

2工装改造

根据现场生产条件的状况，仍然采用原有传统热处理工艺流程，为节省开支利用原有的

淬火槽与储油箱，因JEF型淬火介质不能混入油类等物质，故改造原有的油箱与淬