新型水基淬火介質的制備及冷卻特性研究.pdf

1、淬火就是將鋼加熱到臨界點溫度以上，保溫一定時間使其奧氏體化，繼而以大于臨界冷卻速度冷卻，從而獲得介穩(wěn)狀態(tài)的馬氏體組織的金屬熱處理工藝過程。淬火的主要目的是使鋼的硬度以及耐磨性提高，獲得機械性能優(yōu)良的加工零件。在熱處理工藝中，淬火相對來說是最為重要的一種工序，而冷卻是淬火成功與否的關鍵因素。因此，淬火工序中一個十分重要的問題是冷卻性能優(yōu)良的淬火介質的選取。
　　目前，聚烷撐乙二醇淬火介質(PAG)是聚合物淬火介質作為一種新型淬火介質

2、的代表，以其突出的特點有逐漸取代淬火油的趨勢，已經成為了往后新型淬火介質發(fā)展的主要方向之一。聚烷撐乙二醇淬火介質通常是由聚烷撐乙二醇、冷速調整添加劑、防銹劑、防腐劑、消泡劑和水組成。
　　本文主要通過Labview溫度采集系統(tǒng)測定三種不同平均分子量的聚烷撐乙二醇的冷卻特性，篩選出冷卻特性最符合要求的聚烷撐乙二醇。通過測定冷卻特性方法確定兩種不同平均分子量的冷速調整添加劑聚乙烯吡咯烷酮的最佳配比。參考標準《合成切削液》中防銹腐蝕性試

3、驗篩選出幾種防銹性能合格的防銹劑，再結合Labview溫度采集系統(tǒng)測定添加不同防銹劑對研制的淬火介質冷卻特性的影響，篩選出綜合性能最好的防銹劑。然后添加適量合適的防腐劑和消泡劑。最后確定的新型水基淬火介質的成分為3％～12％的聚烷撐乙二醇C，0.45％復合冷速調整添加劑（0.375％聚乙烯基吡咯烷酮A+0.075％聚乙烯基吡咯烷酮B），0.1％復合防銹劑（0.05％硼砂+0.05％磷酸鈉），0.35‰防腐劑（水楊酸），0.1‰消泡劑（聚

4、乙二醇），余量為水。
　　對研制出的新型淬火介質進行冷卻性能的研究，通過設計單因素實驗研究自制淬火介質濃度、溫度的變化規(guī)律以及攪拌對其冷卻性能的影響。結果表明:隨著聚烷撐乙二醇濃度的增大，自制淬火介質的冷卻速度逐漸降低，高溫區(qū)降低明顯，低溫區(qū)降低的相對不明顯;隨著淬火介質的溫度升高，自制淬火介質的冷卻速度降低，最大冷卻速度降低得比較明顯，低溫區(qū)冷卻速度幾乎沒有變化;淬火介質在攪拌情況下能夠提高介質高溫區(qū)域的冷卻速度，對介質低溫區(qū)域

5、的冷卻速度幾乎沒有影響。
　　將自制淬火介質與水、淬火油和國外陶氏UCONE淬火介質產品進行冷卻性能對比。試驗結果表明:自制淬火介質的冷卻性能處于水和淬火油的冷卻性能之間，與UCONE淬火介質的冷卻性能相當。
　　選取低碳鋼20CrMnTi、中碳鋼42CrMo、高碳鋼GCr15進行淬火試驗，采用自制淬火介質與水和油進行對比，測定三種鋼淬火后硬度分布曲線。結果表明:20CrMnTi經3％自制淬火介質淬火后表面硬度達到51.1