如何選用高中頻熱處理用淬火介質

2018-10-16 10:35:50      點擊:

為獲得合格的高中頻熱處理產品,除必須的設備條件和合理的工藝方法外,選好用好淬火冷卻介質也是必不可少的。

一 高中頻熱處理用淬火冷卻介質的過去和現狀

高中頻加熱后的淬火冷卻,通常采用三種方式。一是噴淋淬火,二是加熱后的同時浸液淬火,三是埋油加熱淬火。噴淋淬火用得最多,既適用于表面連續加熱淬火,也適用于同時淬火。埋油加熱淬火多用于淬透性好的合金結構鋼件的連續淬火。不管采用何種淬火冷卻方式,所用淬火介質都應滿足以下三方面的要求:

1、能使工件獲得要求的淬火態硬度和淬硬層深度、不淬裂和無超差的淬火變形;

2、安全、清潔;

3、介質的冷卻特性穩定,以便獲得長期穩定的淬火冷卻效果。

自來水是清潔而又廉價的淬火介質。它既適于噴淋淬火,也適于浸液淬火。但是,工件冷卻到較低溫度時,自來水的冷卻速度過快,使其只適于碳含量較低的碳素結構鋼件的淬火冷卻。對于淬透性稍高的合金結構鋼件和碳含量更高的碳素結構鋼,如果使用自來水,淬裂危險會很大。

普通機械油的冷卻速度不快,可用于淬透性較好的鋼種。專用快速淬火油具有遠低于自來水,而又比普通機械油高得多的淬火冷卻速度,適于大多數合金結構鋼、碳素工具鋼和截面小的碳素結構鋼件的淬火冷卻。但是,淬火油易燃,不適于噴淋淬火之用,通常只用于高、中頻同時加熱后的浸液淬火冷卻。同時,為獲得更深的淬火硬化層,淬火冷卻介質應當具有更快的冷卻速度。即便是現代冷卻速度最快的淬火油,做浸液淬火時,也達不到許多感應加熱淬火件的冷卻速度要求。此外,在油中浸液淬火時也會有煙氣,淬火后的工件還需要清洗。

在只有自來水和普通機油的年代,為了對一些碳含量較高和淬透性較好的鋼種做感應加熱連續淬火,人們開發了埋油加熱淬火技術。埋油加熱淬火能解決一些工件的淬火開裂問題,但設備復雜、操作煩瑣和生產效率低,致使其應用面一直很小。

為解決眾多合金結構鋼件的感應加熱連續淬火以及整體浸液淬火冷卻問題,人們想了多種辦法。早些年使用最成功,并得到較普遍應用的是聚乙烯醇水溶液。在我國,上世紀70年代開始,聚乙烯醇淬火介質就在熱處理行業推廣應用。直到現在,還有一些工廠在使用這種淬火介質。聚乙烯醇溶入水中,可以降低水的淬火冷卻速度;既適于做噴淋淬火,也適于做浸液淬火。配制成不同的濃度,可以適用于不同鋼種的需要。但是,聚乙烯醇淬火液也有幾大缺點:一是化學穩定性較差,容易老化變質,因此需要做經常性的整槽更換;二是該淬火液的實際濃度很低,一般無法測量它的有效濃度,很難根據淬火液的變質程度進行有效的濃度調整;三是容易在感應圈的噴水孔壁上形成不溶于水的聚合物膜而造成水流堵塞。

上世紀80年代末開始,PAG類水溶性淬火介質在我國得到推廣。實際應用證明,PAG聚合物的化學穩定性高,因此使用壽命長;正常生產條件下,PAG淬火液可連續使用幾年而無需做整槽更換。PAG類淬火劑易溶于水,濃度容易測定,因此也就容易調整實際的使用濃度。改變濃度可以適應不同鋼種和工件的需要。淬火后的工件可不清洗而直接回火。因為是水溶液,工件淬火時沒有煙氣,更沒有火災危險。PAG淬火液既可用于噴淋淬火,也可用于浸液淬火。使用PAG淬火液時,不會堵塞感應圈的噴水孔。由于有眾多的優點,實際使用效果又好,近十幾年來,PAG淬火劑的應用面迅速擴大。過去使用聚乙烯醇的地方大多改用了PAG介質。過去許多感應加熱淬火中解決不了的淬火開裂問題和淬硬深度不足問題也都通過采用PAG淬火劑而得到了解決。總之,PAG淬火劑是當前國內外高中頻淬火熱處理生產中使用得最多和應用效果最好的淬火介質。

二 PAG淬火介質的使用效果

試驗證明,感應加熱淬火用PAG淬火液,可以獲得比用自來水和其它水溶性淬火液更均勻和更穩定的淬火硬度分布。用PAG淬火液做感應加熱工件的噴淋淬火時,淬火硬度比用自來水要高,淬火硬化層更深,硬度分布更均勻,而且淬火時的工藝參數波動對淬火后硬度的影響非常之小。

PAG淬火液不僅在一般結構鋼件的感應加熱淬火中用得很成功,而且在淬硬層特別深,鑄鋼件或者鑄鐵件的感應加熱淬火中也取得了滿意的淬火效果。比如,鄭州水工機械廠為三峽大壩水下閘門行走輪用導軌做中頻連續淬火,導軌材質為ZG42CrMo,淬硬層深度要求大于15mm,不允許有表面裂紋。該廠采用PAG類淬火劑今禹8-20,使用濃度14%,使淬硬層深度達到22~26mm,無裂紋,變形也很小。東風汽車公司發動機廠在專用的臥式淬火機床上,對EQ491發動機上的鉻鉬合金鑄鐵凸輪軸的8個凸輪做感應加熱同時淬火。感應淬火時,凸輪軸處于鑄造毛坯狀態。淬火的技術要求是表面硬度50~60HRc,桃尖硬化層深度為4.6~10.0,基圓硬化層深度為1.5~8.0mm。該廠采用11%的今禹8-20淬火液,工件完成加熱后,再浸入淬火液中淬火冷卻。淬火結果,凸輪軸無淬裂,各部分的淬火硬度和淬硬深度全部滿足要求。

三 PAG淬火介質使用維護方法

PAG淬火液的配制非常簡單,按體積或者按總量比例與自來水調配在一起,稍加攪動使其溶化后,即可用于淬火冷卻。根據設備條件、工件的情況和熱處理要求,調整并確定合適的熱處理工藝參數,即可正常生產。日常生產中,每天用折光儀測量一次濃度,用以監測淬火液的濃度變化情況。這樣的濃度測量,每次只需要幾分鐘就能完成。如果發現濃度過高或者過低,就補加自來水或者淬火劑來加以調整。為保證冷卻特性穩定,必須對淬火液的使用溫度加以調控。通常,淬火液的溫度宜控制在20~40℃范圍內。此外,要防止淬火液受到過多的外來污染,并定期清除淬火槽底的沉渣。只要能做好上述簡單的維護管理工作,一般工廠都能長期用好PAG淬火液。當然,如果遇到與淬火介質有關的其它問題,應當向淬火介質供應商咨詢解決辦法。

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