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水溶性淬火剂定级方法探讨
发布作者:http://www.dy-chj.com/ 关键词:

一、水溶性淬火剂需要定级!

某弹簧厂得到一桶供免费试验的淬火剂,立即组织人员安排方案,对该厂常用钢种进行淬火试验……。两、三个月后,花费了大量的人力,留下一大堆试片,终于得出了结论:"这种淬火剂在我们厂不适用"。──象这样的工作,一直在各地进行着。虽有少数工厂能选中适合的淬火剂,但总的说浪费很大,损失不小。

水溶性淬火剂类型很多,不同的类型有不同的特性,在同一类型中,不同的品种在性能上又有很大差异。当前尚没有统一的标准来指导工厂选用淬火剂。同时,不少淬火剂生产厂又不能提供正确及时的技术服务。在这种情况下,为避免上述盲目选择和试验,减少由此而造成的损失和浪费,很有必要给水溶性淬火剂建立一个简单实用而又科学的评判方法,用以对各种淬火剂品种进行定级,以利于用户工厂有针对地选择和使用。

二、用"300℃冷却速度"进行定级

作为淬火介质,自来水优于普通机油的特性是,在淬火冷却的高温阶段冷却速度相当快,因而有利于获得更高淬火硬度和更大的淬硬层深度。为什么又不能直接用自来水代替油进行淬火?原因是用自来水淬火时,钢件冷到低温阶段的冷却速度过大。研究开发水溶性淬火剂的第一指标,就是在保持或基本保持高温阶段冷得快的同时,降低水在低温阶段的冷却速度。低温阶段最有代表性的温度在300℃附近。我们把钢件冷到300℃附近时获得的冷却速度,叫做所用淬火介质的"300℃冷却速度"。

理论和经验告诉我们,淬火剂介质的300℃冷却速度对多数钢件淬裂与否起着决定性的作用,由此,本文选用300℃冷却速度值来对淬火介质定级。

选用最新国际标准(ISO/DIS9950)方法测定淬火介质300℃冷却速度,作为钢件300℃冷速的参考值来进行定级。

具体做法是:

1.取待测淬火剂或配制有代表性浓度的水溶液,在液温30℃不搅动条件下,测出其300℃冷却速度;

2.凭测定值按表1定级:
表1 水溶性淬火介质定级方法
级 别 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
测出的300℃冷却速度
(℃/s) ‹10 10~20 20~30 30~40 40~50 50~60 60~70 70~80 80~90 90~100 100~110


按表1定级方法,将常见淬火介质进行定级,结果如表2:
表2 常用淬火介质级别
介 质 级 别 说 明
1 自来水 90 水温30℃,未搅动
2 5%NaOH水溶液 100 水温30℃,未搅动
3 5%NaCl水溶液 90 水温30℃,未搅动
4 饱和氯化钙 50 液温40~70℃,未搅动
5 三硝水溶液 70 液温30℃,未搅动
6 三氯水溶液 80 水温30℃,未搅动
7 PAG淬火剂15% 20~60(因品种而不同) 水温30℃,未搅动
8 今禹8-20(PAG类)15% 20 水温30℃,未搅动

9 0#柴油 30 液温40~50℃,未搅动
10 20#柴油 0 液温40~50℃,未搅动

11 快速淬火油 0~20(因品种而异) 液温40~50℃,未搅动
12 碱浴 0 160℃浴温,未搅动


9-12号为非水性淬火介质。在此列出相应的级别,只用以说明300℃冷却速度大小。由于它们的冷却速度分布与水溶性淬火介质有很大差异,用于淬火时淬火效果与同级别的水性淬火剂有很大不同。

三、按级别选择合适的水溶性淬火剂

选择原则和步骤:

1.含碳量高、淬透性好的钢种,应选低级别的淬火剂(或淬火液浓度)。
2.在保证不淬裂的前提下,选用级别稍高的淬火剂(或淬火液浓度)可以获得更深的淬火硬化层。
3.在适合的级别中,应选择性能稳定,使用寿命长,容易管理且价格低的品种。
4.各钢种适用的参考级别范围见表3:

钢 种 适合的级别范围
碳素工具钢 70~110
碳素工具钢低合金低碳钢 50~80
碳量较低的低偏中合金钢 30~70
高碳低合金钢中碳中合金钢(如弹簧钢) 10~30

5.首先按上述步骤和资料选定水溶性淬火剂品种,再用它进行试验。此时,试验的目的就是熟悉用法,确定生产中合适的浓度和工艺参数,而不是所选的淬火剂品种是否适用,通常也不会造成本文第一部分所述的失败结果。

四、说明

1.碳量高的中合金钢和高合金钢,以及所有可以在静置空气中冷却淬火的钢种,都不能在水溶液中淬火。

2.可以调节浓度的水溶性淬火剂,通常只列出它代表浓度上的冷却速度级别。改变浓度,还可以获得不同级别的淬火介质,比如PAG类淬火剂。PAG类属浓度可变,因而冷却特性可调的淬火介质。通常降低浓度级别提高,升高浓度级别降低。本表以15%浓度定其级别,基本上指该种淬火剂可能达到的最低级别。

3.同一种淬火剂或淬火液浓度,当液温改变后,300℃冷却速度会发生变化,变化的规律大致为:淬火液温度升高,其300℃冷却速度会降低;淬火液温度降低,其300℃冷却速度则会升高。也就是说,淬火介质的级别是随液温升高而降低,液温降低而升高的。

4.在冷却速度曲线上有很短的蒸气膜阶段,不会影响钢件的淬火冷却效果,有时还有见效淬火初期热应力型变形的作用。但是,过长的蒸气膜阶段,则会降低淬火冷却效果。优良的水溶性淬火剂不应有过长的蒸气膜阶段

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