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热处理用淬火液

简要描述:PAG淬火液在实际生产应用效果非常良好,但也出过这样一类问题:一些工厂开始时用得好,但过了不久,采用的相同的浓度,却有少量工件淬裂;继续用下去,淬裂的比例还逐渐增多
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水溶性聚合物淬火介质

水溶性聚合物淬火介质有聚乙烯醇(PVA)、聚烷撑乙二醇(PAG)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯恶唑啉(PEOX)、聚乙二醇(PEG)、聚丙烯酸钠(PSA)、改性纤维素等。目前用量最大应用范围最广泛的是聚烷撑乙二醇(PAG)。

水溶性聚合物淬火介质具有介于水和油之间的冷却能力(冷却能力可调),在淬火件表面形成一层可提高传热均匀性的可逆的聚合物膜且符合环境保护的要求,在合金钢调质、表面喷淬等方面得到广泛的应用,比如一些做连杆淬火的、渗碳齿轮淬火的、截齿淬火、轴承淬火、钢珠淬火、紧固件淬火、标准件淬火等,淬火后,在表面形成均匀可逆的聚合物膜,提高了冷却的均匀性,淬火件既避免了开裂,又大大提高了力学性能。

PAG淬火液在实际生产应用效果非常良好,但也出过这样一类问题:一些工厂开始时用得好,但过了不久,采用的相同的浓度,却有少量工件淬裂;继续用下去,淬裂的比例还逐渐增多。找不到淬裂的原因,最终不得不停用。究其原因,是不了解PAG淬火液在使用中的变化规律,因而没能采取相应的应对措施。

淬火液中的PAG聚合物本身相当稳定,在一般的使用条件下几乎不会被氧化分解,也不会和遇到的酸碱物质发生反应。那么,问题出在什么地方?后来,经过研究发现,上面谈到的问题,实质上是使用中的有效浓度的测定方法问题。

当然在使用水溶性聚合物淬火介质,还要面对介质的浓度控制以及性能稳定性的问题,带出液以及带出液回收的问题,我们拿天津赛迈斯好富顿PAG 251C举例,该客户面对介质浓度控制以及带出液的问题,最终采用我们瑞典IVF冷却特性测试仪来精准检测介质的浓度以及带出液的问题。

PAG淬火剂是以PAG聚合物为主,加上其它提供辅助性能的添加剂而制成的。在工件淬火过程中,工件周围的液温一旦升到溶液的浊点以上,PAG聚合物就从溶液中脱溶出来,以细小液珠形式悬浮在淬火液中。悬浮的PAG液珠一接触到红热工件,就靠其非常好的润湿性粘附到工件表面上,成富水的包膜把工件包裹起来。PAG淬火介质就是靠这种包膜来调节水的冷却速度,避免工件发生淬火开裂的。工件冷却下来后,黏附在工件上的聚合物又会回溶到淬火液中。回溶需要时间,而生产中往往等不到聚合物回溶干净就将工件从淬火液中取出。这样,工件带出的液体中PAG聚合物含量往往高于所用淬火液中的含量。长期、大量工件淬火后,淬火液中PAG的相对浓度就必然逐渐降低,而其它添加剂组份的浓度却逐渐相对升高。因为只有PAG才有调节水的冷却特性的作用,它的浓度降低就相应降低了淬火液调节冷却特性的能力。由于一般工厂都采用折光仪来测定淬火液的总浓度,所以,在相同浓度上,使用久了的PAG淬火液冷却速度更快,成为引起淬裂的原因。

解决这类问题的办法,一是改进浓度检测方法,最好是用瑞典IVF冷却特性测试仪来调控浓度;二是发现工件的淬火硬度升高,就适当提高淬火液的折光仪浓度,来保证工件不淬裂。

此外,为了减缓有效浓度降低的速度,可以设法延长工件在淬火槽中的浸泡时间,并对工件上带出的淬火液做及时的清洗,而后将清洗用的水补充进淬火槽中。这样做也能减少淬火剂的消耗。

由于水是其中的第一大组份,而水在热处理生产中特别容易挥发。所以水溶性淬火介质的有效浓度测量问题都非常重要。PAG类淬火介质可以用折光仪法检测浓度,但它不适于用比重法测量浓度。因为测量时不同的温度会影响测量结果,带有温度补偿数显折光仪能保证测量的精度。聚乙烯醇类淬火介质不适于用比重法,也不适于用折光仪法测量浓度;因此很难做到现场浓度调控。无机盐水溶液的浓度检测既可以用折光仪法,也可以用比重法。所有水性淬火液都适宜用瑞典IVF冷却特性仪来控制浓度。

PAG淬火液不均衡带出引起的污染。淬火冷却后期,工件表面温度下降到逆溶点附近(74℃),工件表面所沾的淬火剂原液(聚烷撑乙二醇),就会慢慢回到工作液中。回溶时间越长,工件的表面残留就越少。由于聚烷撑乙二醇是淬火剂的主要成份,如果带出量太多,久而久之就会引起淬火液组分失调。解决的方法如下:

A.延长回溶时间,让聚合物完全溶解于工作液中,当温度低于74℃时,聚合物就会溶解于水中。

B.在保证工件不会淬裂的前提下加快淬火液的流速。

C.淬火结束,工件出水前可摆动几次。

D.如果个别工作表面残留较多,也可以用清水冲洗后将溶液再倒入工作液中。

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