淬火液10問

作者：張克儉等

各位熱處理同仁，如果你在使用或者打算使用PAG淬火劑，現(xiàn)就使用用PAG淬火劑中比較重要的十個問題，談談我們的看法，歡迎留言討論：

01　PAG淬火劑有哪些優(yōu)點？

PAG是高分子聚合物聚亞烷基二醇（Polyalkyleneglycols）的英文縮寫。PAG淬火劑的主要特點是：易溶于水,濃度易測易控，可以與水配成不同濃度、多種冷卻特性的淬火液以適應不同的熱處理需要；化學穩(wěn)定性高、使用壽命長；淬火液不燃燒，無火災危險；淬火時無煙氣，生產(chǎn)環(huán)境清潔；淬火后的工件可不清洗而直接回火。由于有這些優(yōu)點，PAG類淬火劑是當前國外最受推崇的水溶性淬火劑。

02　哪些場合適于使用PAG淬火劑？

PAG淬火劑主要適用于碳素結構鋼和碳素工具鋼，低中合金結構鋼和多數(shù)滲碳鋼、彈簧鋼、軸承鋼的整體浸淬和感應加熱淬火，含碳量不超過0.25的馬氏體不銹鋼淬火，時效硬化鋁合金固溶加熱淬火等。

原來用水淬油冷的工件，改用PAG淬火劑后，可以實行單液淬火，一冷到底，獲得硬度高而不裂的淬火效果。

因環(huán)保原因，不再允許使用淬火油淬火的環(huán)境，可考慮用pag或類油類淬火液取代。

從聚乙烯醇淬火液改為PAG淬火劑，可以克服淬火液容易變質和有效濃度不好控制等缺點。

03　哪些場合不適于使用PAG淬火劑？

一般說，鹽爐加熱后的工件不適于在水溶性淬火液中淬火。

大量工件采用密集堆放形式浸入淬火液的場合，不適于用水溶性淬火液淬火。

淬火槽太小或淬火液總量太少，生產(chǎn)中液溫很容易升到淬火液濁點溫度的淬火冷卻系統(tǒng)，不適于使用PAG淬火液。

感應加熱噴淋淬火，如果沒有噴淋后的淬火液回流回收裝置，也不宜使用PAG淬火液，否則消耗太大。

04　選擇淬火劑的首要指標是什么？

作為淬火介質，自來水優(yōu)于普通機油的特點是，在淬火冷卻的高溫階段冷卻速度相當高，因而有利于獲得更高的淬火硬度和更深的淬硬層。為什么又不能直接用自來水來代替機油進行淬火呢？原因是鋼件冷到低溫階段時自來水的冷卻速度過大。于是，研究開發(fā)水溶性淬火劑的首要指標就是在基本保持水在高溫階段冷卻快的的同時，降低水的低溫冷卻速度。低溫階段最有代表性的溫度在300℃附近（多數(shù)鋼種的Ms在這個溫度范圍）。通常把鋼件冷卻到300℃附近時獲得的冷卻速度叫做所用冷卻介質的"300℃"冷卻速度，并用該冷卻速度值來評價和選用水溶性淬火介質。

自來水和不同濃度的淬火液的冷卻曲線

圖中是用符合國際標準（ISO9950）的冷卻特性儀測量出的自來水和不同濃度（PAG淬火劑）的冷卻速度分布特性曲線。圖中，縱坐標表示探棒的溫度，橫坐標是冷卻速度。可以看出，自來水的蒸氣膜階段很長，高溫冷卻速度相當高，而其在300℃時的冷卻速度也高，約在90℃/s附近。在自來水中加入pag后，淬火冷卻速度隨著濃度的增加而降低。當濃度達到約15%時，在300℃時的冷卻速度降低到25℃/s附近。不管濃度高低，淬火液的冷卻速度分布都始終保持著高溫冷得快而低溫冷得慢的特點。

那么，如何選擇水溶性淬火劑呢？

首先應當注意它降低水的低溫冷卻速度的能力。能力越強，其防止淬裂的能力就越高。顯然那些只能延長水的蒸氣膜階段（即只降低水的高溫冷卻速度）卻不能降低水的低溫冷卻速度的水溶性淬火劑品種不符合這一要求。

其次，要看能否提供適當?shù)臐舛葴y控方法，以便在生產(chǎn)中能通過控制濃度來穩(wěn)定淬火液的冷卻速度。那些濃度測控方法太復雜，或者濃度測量方法誤差范圍太大的淬火劑品種，都難以在生產(chǎn)現(xiàn)場應用。

第三，要看該淬火劑品種的化學穩(wěn)定性。穩(wěn)定性高，才有長的使用壽命。

實際上，這三方面的要求都是關于所配淬火液的冷卻特性的，分別是冷卻特性的適用性，冷卻特性的可控制性和冷卻特性的長期穩(wěn)定性。它們都是熱處理生產(chǎn)所必須的。

05　淬火劑的濁點高低有哪些影響？

不同的PAG淬火劑品種有不同的濁點溫度，因此濁點高低也是熱處理工作者選擇PAG淬火劑的考察因素。有的品種濁點高，有的品種濁點低。究竟是高的好還是低的好呢？工件周圍液溫一定的情況下，濁點低的PAG淬火劑脫溶層厚，而濁點高的脫溶層薄。脫溶層厚，可能形成的聚合物膜較厚，相反，脫溶層薄的可能形成的聚合物膜則較薄。也就是說，在相同濃度上，濁點低的品種可以獲得更低的淬火冷卻速度；而濁點高的就只能在很有限的范圍降低水的淬火冷卻速度。當一種PAG淬火劑的濁點高到水的沸點以上時，在常壓下就不可能使聚合物脫溶出來，也就形不成聚合物包膜來調(diào)節(jié)工件的冷卻特性。因此，PAG淬火劑的濁點 不能太高。

另一方面，由于PAG淬火液要求的最高使用溫度在其濁點以下約10℃，因此濁點越低，該種淬火液容許使用溫度范圍就越窄；濁點越高則越寬。從這方面看，濁點過低也不好。

PAG淬火液濁點越低，降低冷卻速度的作用越大；而濁點越高，容許的使用溫度范圍越寬，把這兩方面的作用相協(xié)調(diào)，一般以中偏高濁點的品種為最佳。因此，通常宜選擇濁點在70～75℃范圍的PAG淬火劑品種。

06　PAG淬火液的折光率讀數(shù)差異與冷卻特性有什么關系？

對同一種PAG淬火液，折光率讀數(shù)高低就是其中PAG淬火劑的濃度高低。在通常的使用范圍內(nèi)，濃度越高，冷卻速度越低。高濃度時適于處理容易淬裂的鋼件，低濃度時適于處理要求充分淬硬且不容易淬裂的鋼件。

對不同品種的PAG淬火劑所配制的淬火液，由于各品種的冷卻特性級別不同，不能簡單地憑折光率高低來判斷它們冷卻速度的高低。即不能憑折光率讀數(shù)高低來評價不同品種PAG淬火液的冷卻特性。

07　如何減少淬火劑的消耗？

降低生產(chǎn)中的淬火液消耗，其作用一是可減緩淬火液濃度變化，從而更好地穩(wěn)定工件的淬火質量；二是通過減少消耗又能降低生產(chǎn)成本。

淬火冷卻過程中，PAG淬火劑靠在工件表面形成聚合物包膜來控制冷卻速度，而在工件冷下來以后，應當將那層包膜再溶解回淬火液中重復使用。回溶得越充分，淬火劑消耗就越少，生產(chǎn)成本就越低。具體的辦法有：適當增長鋼件在淬火液中的停留時間；在鋼件出槽后用該淬火液做沖洗；以及再用自來水浸泡一段時間，再將多次浸泡后的水補入淬火槽中。

此外，要防止淬火槽和循環(huán)冷卻系統(tǒng)的滲漏，補加自來水時要有人負責監(jiān)管，以防過量時的溢流損失。

為實現(xiàn)上述浸泡和清洗，常常需要有設備上的保證，最好能在生產(chǎn)線的設計和改造中把這些裝置安排進去。

08　在使用中，熱處理操作方法要做哪些改變？

從熱處理的操作方法上看，PAG淬火液的使用方法與用自來水時基本相同，只是鋼件的淬火加熱溫度可以比用油淬火時低些，比用自來水時稍高些。熱處理經(jīng)驗告訴我們，淬火加熱溫度過高容易引起淬火開裂。使用PAG淬火液時，這一點也必須注意到。

09　如何調(diào)節(jié)鋼件的淬火冷卻速度？

首先，改變濃度可以在很大程度上調(diào)節(jié)淬火液的淬火冷卻速度。其次，和自來水一樣，淬火液的液溫高低和淬火冷卻中鋼件與淬火液之間的相對流速大小都會影響鋼件的冷卻速度。PAG淬火液的液溫升高，鋼件獲得的冷卻速度就會降低；相反，降低液溫，冷卻速度就會升高。淬火時工件與淬火液之間的相對流速增大，工件獲得的冷卻速度就增加；相對流速減小，冷卻速度就降低。

濃度、液溫和相對流速，是調(diào)節(jié)PAG淬火液冷卻特性的三個基本工藝參數(shù)。靈活運用好這三個因素，再結合工件淬火加熱溫度的升降，可以解決不少淬火冷卻上的問題。比如，濃度偏低時，適當降低淬火加熱溫度和提高液溫來防止淬裂；濃度偏高時，加快工件的擺動來保證淬硬。又比如，天冷液溫升不高時，采用較高的濃度，天熱時，采用較低的濃度，以便獲得始終一致的淬火冷卻效果。

10　淬火液在使用過程中應如何維護？

1.平時無淬火工件時，仍需對淬火槽液體進行攪拌，以防厭氧細菌的滋生。最好每天攪拌。

2.嚴禁油污，贓物，非指定的防銹劑和切削液進入淬火槽，否則會使淬火介質提前老化。

3.氧化皮等固體物雖對冷卻速度無太大的影響，但得定期清除，以防成為細菌滋滋生的聚集死角區(qū)。

4.保持淬火液一定的PH值。

5.常壓下CO，CO2氣體在介質中得溶解度較低，不會對性能帶來太大的影響，但氨氣得溶入會使蒸汽膜階段顯著延長應避免。

（來源：每天學點熱處理）