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水溶性淬火剂定级方法探讨

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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。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (6/30/2005)


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