水溶性淬火液组成
1、水：
优点：汽化热高，传热系数较高，化学稳定性好，很便宜，使用方便。
缺点：冷却速度随水温的变化而发生明显变化。650-550℃区间冷却速度小于300-200℃区间。因在奥氏体不稳定区域冷却速度低，故会出现淬不硬现象。淬火件在淬火时还会产生巨大的应力，造成开裂和变形。蒸汽膜阶段长，易生气泡。在淬火件的凹槽和孔内蒸汽不易逸出，造成冷却不均，因此易出现软点。
用途：只用于小截面、形状简单的碳素钢件错淬火，工作表面较光洁。
注意事项：使用时最好用搅拌或强制循环的方法，以提高冷却的均匀性，防止产生软点和变形。水中不应混入灰尘、油类等杂质。工作温度不应超过40℃。
2、无机水溶液：
1）氯化钠（食盐）水溶液
介质组成：NaCl浓度可用5%或10%。
优点：NaCl能附着于灼热的淬火件表面，剧烈爆炸成雾状（崩膜），使蒸汽膜破坏，蒸汽膜阶段大为缩短，从而明显提高水的冷却速度，冷却也比较均匀。价格便宜，淬火件可达到较高硬度，而且硬度均匀。
缺点：冷却速度随溶液温度而变化，淬火后淬火件易生锈。
用途：用于淬透性低、不易开裂、对防止变形要求低的淬火件，例如碳素钢件（有效厚度30-100mm，采用盐水，油淬火），合金结构钢（40Cr,40CrMoV,有效厚度30-150mm；38CrMoAl有效厚度>80mm。）注意事项：使用时溶液温度应控制在60℃以下，淬火后要清洗，并要进行防锈处理。
2）氢氧化钠水溶液：
优点：冷却曲线与氯化钠溶液基本相同，NaOH可与淬火件表面的氧化皮相互作用，产生氢气，使氧化皮迅速剥落，使淬火件表面呈现光亮的银白色。冷却能力大于氯化钠。
缺点：有腐蚀性，劳动条件较差，在使用中易吸收空气中的二氧化碳而使成分逐渐变化。与前两者一样，冷却速度也随溶液温度而明显变化。
用途：用于碳素钢。
注意事项：要定期更换溶液。
3）饱和氯化钙水溶液：
优点：在奥氏体不稳定区（650-550℃）时，有很高的冷却速度，在马氏体转变区，由于它的沸点比水高，对流的开始温度也较高，同时它的粘度比水大，传热性也较差，因此冷却速度较慢，从而减小淬火的应力，防止变形和开裂。它的配制方便，容易购买，价格低，使用寿命长。
缺点：温度太低时，会有氯化钙结晶析出，堵塞淬火槽管路。淬火件放置时易生锈。
注意事项：淬火件淬火后要及时清洗，进行防锈处理。
4）过饱和硝酸盐水溶液：
介质组成：（1）三硝溶液硝酸钠25%，亚硝酸钠20%，硝酸钾20%，水35%，使用相对密度应控制在1.4-1.5之间；（2）二硝溶液硝酸钠31.2%，亚硝酸钠20.8%，使用相对密度应控制在0.36-1.41之间。
优点：在高温区（650-550℃），由于大量硝酸盐的存在会破坏蒸汽膜的形成和稳定性，使冷却速度接
近水。在低温区（300-200℃），由于溶液浓度高，粘度大，流动性差，对流速度慢，使冷却速度又接近油。三硝溶液与饱和氯化钙溶液相似，淬火硬度高，淬硬层深，变形小，不易开裂。淬火件防锈性好，冷却特性介于水与油之间，高温下冷却速度比油快3倍，低温下为油的1倍，但仍比水慢。
缺点：价格比氯化钙高很多，亚硝酸钠有毒，易生致癌物质。
用途：用于中碳钢、高碳钢、低合金和球墨铸件的淬火，还可代替碳钢的水－油双液淬火。45钢有效厚度小于或等于40mm。有些形状简单的合金钢[40Cr,65Mn,20Cr(渗碳后),GCr15] 工件也可采用。
注意事项：要注意亚硝酸钠有毒，而且有致癌作用，应改用无毒防锈剂。使用温度为30-60℃。当温度升至100℃时，冷却能力就会下降，就会有软点出现。
5）氯化锌-氢氧化钠水溶液（光亮淬火剂）
介质组成：氯化锌12.25%，氢氧化钠12.25%，肥皂0.5%，水75%。
性能：氯化锌与氢氧化钠反应，生成氢氧化锌，呈乳白色，高温区冷却速度比水快，低温区冷却速度比水慢。
优点：淬火件硬度高，变形小，不易开裂，表面光亮。
用途：用于碳钢和碳素工具钢等形状复杂的工模具的工件的淬火，可代替水-油双液淬火。
注意事项：要注意淬火前事先要先搅拌均匀，用压缩空气搅拌更好，工作温度应控制在20-60℃之间。
6）水玻璃（硅酸钠）水溶液：
介质组成：单一水玻璃溶液，模数M=SiO2/Na20=2.4,相对密度1.091-1.125（12-16波美度(Bc)）（硅酸钠可用硅酸钾代替）。
性能：（1）60SiMn钢汽车钢板弹簧在840℃下淬火，然后在460℃下回火，介质工作温度60-70℃。用16波美度的溶液处理的钢板弹簧，疲劳寿命可比油淬火（寿命40万次）提高6.7-10倍（可达400万次）。（2）114淬火剂：在密度为1.10-1.12g/cm3的水玻璃水溶液中，加NaOH使相对密度调整到1.14，其优点是可减小变形，避免开裂。（3）351淬火剂：水玻璃（SiO2摩尔数/Na2O摩尔数=2.4，波美度56）19.1%，NaOH1.1%，氯化钠12.6%，氯化钾12.6%，有利于阻止溶液起化学变化。水玻璃冷却能力在水与油之间。在低温区（300－200℃）水玻璃能在工作周围形成一层韧性膜，所以冷却速度就明显降低。它的冷却速度可调节，可用作淬火油代用品。
缺点：工件表面会附着胶状硅酸钠，难以清洗。它的工件表面有腐蚀作用。
用途：（1）用于60SiMn钢汽车钢板弹簧的淬火。（2）用于形状复杂、厚薄不均的碳钢工件的淬火（3）用于轴承钢等的淬火。（4）用于大批量需用油淬火的工件，可作为油的代用品使用。
7)碳酸钠水溶液：
介质组成：（1）低浓度碳酸钠水溶液；（2）15-20%碳酸钠水溶液。
性能：（1）性能和用途与氯化钠水溶液同，但其淬火有效厚度仅为其1/3；（2）适用于有效厚度大于25mm的轴承钢。
用途：工件表面较光洁。
注意事项：工作温度不应超过60℃。
3、有机水溶液：
1）聚乙烯醇（PVA）水溶液（简称73合成淬火剂）：
介质组成：最好能使用聚合度为1750，醇解度为88%的聚乙烯醇。水溶液浓度为10%，加有防锈剂、防腐剂、消泡剂等，它是我国用量最大的有机水溶液淬火介质，其组成为：聚乙烯醇10%，三乙醇胺1%，亚硝酸钠1%，苯甲酸钠0.4%，磺化蓖麻油0.02%，水87.58%。
性能：使用时可加水稀释，例如可稀释到含聚乙烯醇0.1-0.3%。冬季使用时浓度应比夏季稍高，用于
合金钢时应比碳钢稍高。
优点：它属于成膜型淬火介质，在冷却第一阶段，淬火件表面蒸汽膜外面被由聚乙烯醇形成的粘性膜包围，因而延长蒸汽膜的持续时间，冷却速度缓慢。进入沸腾阶段后，粘性膜破裂，冷却速度应明显加快。当温度降至低温区时，聚乙烯醇粘性膜又会重新形成，使冷却速度下降，这有利于防止工件开裂和变形。因此，它在高温区冷却速度与水近似，但低温区则比水慢。
缺点：因为在使用过程中它的浓度难以检测和控制，所以它的冷却性能变化大。它易发霉发臭。溶液结冰后再融解时，粘度就会下降，冷却性能就会变差，感应淬火时，析出的聚乙烯醇会堵塞感应圈喷水孔。目前国外已停用。
用途：可用于中碳钢及中碳低合金钢的整体淬火，例如45钢，40Cr钢，40MnB钢，42CrMn钢等工件的淬火。
注意事项：亚硝酸钠有毒，又会产生致癌物质，应改用其它无毒防锈剂。使用温度25-45℃。
2）聚乙二醇：
介质组成：感应淬火时最佳浓度为5-10%，整体淬火时为15-20%。
优点：它属于成膜型淬火介质，可防止淬火件开裂。所形成的薄膜易清洗掉。
缺点：性能上不如聚醚型淬火介质，故欧美一直没采用。
注意事项：使用中必须对介质浓度和温度进行控制。
3）聚酰胺聚乙二醇（PAM）水溶液：
介质组成：由酰胺与乙二醇共聚制得。
性能：稳定性比其它有机聚合物淬火介质都好，当使用浓度超过15%时，淬裂几率可明显减少。
用途：可用于直接淬火，锻造余热淬火和感应喷射淬火，特别用于大型工件的淬火。
4）聚醚（PAG）水溶液：
介质组成：由环氧乙烷与环氧丙烷的无规共聚物制得，常用的品种中主要成分的分子量约为13000，美国有UCON A，B，C，HT，AQ251、252、364、365等，苏联有ZSP1、2、3。
优点：当温度升高时，聚醚溶解度反而会下降，乃至从水中析出（这叫做逆溶性）。聚醚水溶液在常温下均匀透明溶液，温度上升到浊点时，溶液就从透明变为混浊。当温度继续上升到逆熔点时，聚醚的线型大分子就会从水中析出，并与水完全分离。当溶液中聚醚浓度小于5%时，淬火时在高温区析出的聚醚，能在工件表面起浸润作用，促使蒸汽膜较快破坏，因此聚醚的冷却能力接近于NaCl或碱的水溶液。当聚醚浓度增大时，在淬火过程中能在工件表面形成沉积膜，起着隔热层的作用，使冷却速度下降。沉积膜的厚度取决于聚醚浓度。因此聚醚溶液的冷却速度是可以调节的。沉积膜的存在使散热比较均匀，从而可消除软点，并减小工件的内应力，防止工件变形。当淬火温度下降到逆熔点以下时，已析出的聚醚又会重新溶于水。聚醚的热稳定性良好，可长期使用。在美国可使用13-14年。聚醚无毒，公害小，淬火后工件易清洗。
缺点：价格太贵。
用途：在世界上聚醚是应用最广的一种有机淬火液，可用于各种汽车工件以及航空工业的铝合金和钛合金，合金钢锻模的淬火，大转矩柴油机曲轴感应加热淬火等。它通常用于高频表面淬火，其浓度为1-2%。如用5%的浓度，可使冷却更均匀，避免水淬时常常产生的软点。如用10-20%的浓度，可加快冷却速度，适用于低淬火性钢的淬火，如用20-30%的浓度，可适用于钢件的整体和表面淬火。
注意事项：工作温度一般为35-50℃。铝合金为25℃以下。但大截面高淬透性合金钢则需高浴温，高浓度，以避免工件产生不利的应力；某些钢（例如AISI5160）的工作温度为70℃。
5）聚丙烯酸钠（SPA）水溶液：
介质组成：（1）通常丙烯酸钠和聚丙烯-甲基丙烯酸钠按1：1比例混合而成，它是80年代出现的淬火
介质；（2）我国的PAS-3水溶性淬火介质，以聚丙烯酸盐为主要成分；（3）我国TZQ有机水性淬火介质，主要成分为丙烯酸衍生物的聚合物，含量为27%（重），此外还含添加剂0.63%。
性能：（1）冷却曲线几乎是直线形，蒸汽膜阶段时间很长，冷却速度慢，散热均匀，这对于非马氏淬火以及高淬透性、淬火易裂的钢工件是有利的，可起到正火的效果，可避免淬火件表面脱碳和氧化。热处理件的机械性能与调质处理相同，同时还具有很好的加工性能。由于取消了回火工序，简化了工艺，可以节约能源，降低成本。它可代替油浴、盐浴或铅浴，用于易开裂工件的淬火。（2）用PAS-3进行淬火后，工件的表面硬度和心部硬度均能符合国家标准，金相组织与淬火油相同，均为4级。疲劳试验结果与用N15号全损耗系统用油淬火较接近。（3）TZQ的冷却性能与PAS-3不同，蒸汽膜阶段短，高温区域冷却速度较快，这对低淬透性钢材的淬火有利。
用途：可用于汽车锻件淬火、浓度5-10%的溶液可用于合金钢的淬火。10-20%的溶液可用于不锈钢的淬火。15-25%溶液可用于高速钢淬火。PAS-3可用于拖拉机活塞销20Cr钢渗碳后淬火和低温回火。
6）聚丙烯酰胺（PAM）水溶液：
介质组成：PAM分子量在150万以上，有两种水溶液：1号水溶液分子量为250万以上，2号水溶液分子量为150-250万，有效含量为7%，可完全溶于水中。此外还有固体的PAM产品，分子量各为300-500万和500-700万，水溶液中还要加入防锈防腐剂。
性能：水溶液中加有亚硝酸钠，除有防锈作用外，还有破坏膜的作用，从而提高淬火临界区域的冷却速度，改善淬火条件（但亚硝酸钠有毒）。前苏联某汽车厂的载重汽车的曲轴（轴径100mm），过去采用油淬，后来为了提高淬透性和防止开裂，采用1-2%PAN+NaCL水溶液，淬火后轴径可以全部淬透，经高温回火后，心部和表面的机械性能基本一致，疲劳强度极限要比油淬高出25%，经济效益好。
注意事项：亚硝酸钠有毒，又会产生致癌物质，应改用其它无毒防锈剂。
7）木质素磺酸盐：
介质组成：它是造纸厂亚硫酸纸浆废液的提出物，通常使用浓度为5-15%，溶液中可加入碳酸钠来调整。
性能：无毒，成本低（仅为淬火油的1/160-1/240），随着它的浓度增加，蒸汽膜阶段的时间就会延长，冷却速度就会降低。木素磺酸盐能被吸附于金属表面，形成胶体膜，使冷却速度明显降低。
缺点：容易发霉，从而导致变质分解，影响淬火质量。它还有难闻的气味。
8）XL-氯化锌水溶性淬火介质：
介质组成：XL主要是烷基苯的衍生物，有很高的抗氧化性和热稳定性，它是褐色粘稠液体，相对密度为1.5，溶于水中后为真溶液，可以与氯化锌等配合使用（加其它盐类效果不如氯化锌）。
性能：氯化锌可在工作表面起破坏蒸汽膜作用，提高介质的特性温度，缩短蒸汽膜阶段的时间，提高淬火临界区域的冷却速度，在沸腾阶段后期，由于粘度的增加和不断在淬火工件表面产生的沉积物，减缓了热的传导，减低了冷却速度，因而可降低淬火件内应力，防止开裂，并减小变形量。
用途：可用于45钢，GCr15钢等的淬火。
9）511水溶性淬火介质：
介质组成：以高分子有机聚合物为主，加有淬火高温区域冷却速度调整剂，可以任意比例与水互溶，冷却速度可调整。
性能：无毒、无味、防锈性能好，泡沫少，防腐性好，淬火后，热处理件的硬度与金相组织都合格。
用途：可用于感应喷射淬火，碳钢，合金结构钢和轴承钢的整体浸淬。
10）聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）水溶液：
介质组成：由N-乙烯基与吡咯烷酮聚合而成，分子量5万-36万（最佳为10万-20万），根据分子量的不同分为4个牌号，通常还加入15%以下的防锈剂（亚硝酸钠，硼砂等和3%以下的防腐剂）。
性能：有很强的防止淬裂能力，可在较低浓度下使用，有一定的消泡、防锈性能。
缺点：在使用中，分子链容易断裂，使分子量降低，影响淬火质量，故未被广泛使用。
用途：可用于整体直接淬火，锻造余热淬火及感应淬火，使用温度较宽（30℃-沸点附近）。
注意事项：亚硝酸钠有毒，又会产生致癌物质，应改用其它无毒防锈剂。
11)三乙醇胺水溶液：
介质组成：水溶性好，可直接溶于水中。淬火浓度通常为5-8%。
性能：冷却能力介于水和油之间，在低温区域，冷却仍嫌过快；当浓度为12%时，冷却速度会显著减慢。淬火工件不易生锈，用于盐浴加热淬火时不会与无机盐起化学作用。
缺点：消耗能量较大，价格较高，淬火时会发生呛人气体。
用途：可用于中碳钢淬火。
注意事项：使用温度20-55℃。
12}乳化油淬火液：
介质组成：先用少量水（40℃左右）溶解乳化油，然后在室温下再加水稀释至所要求的浓度10-15%。69-1乳化淬火油可配成1-5%的水溶液使用。
性能：乳化油加入水中后，可使冷却速度下降，使蒸汽膜的稳定性提高，沸腾阶段向低温区域转移。69-1等质量较好的乳化淬火液不易变质发臭，使用寿命较长，防锈性好。
用途：可用于中碳钢感应加热淬火。
注意事项：使用温度为20-45℃。
PAG淬火液 使用淬火剂30度10%浓度曲线图 PAG淬火液,是由聚烷撑二醇(Polyaleneglycol)聚合物加添加剂中的水溶剂的水溶性 淬火介质.聚烷撑二醇是一种环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物,简称PAG. PAG淬火剂是当前国内外使用得最普遍和使用效果最好的水性淬火介质。这类淬火介质在上世纪80年代中期开始进入我国热处理行业。因为实际生产应用效果良好，很快就在一定范围内推广开。但也出过这样一类问题：一些工厂开始时用得好，有的甚至发表了文章。但过了不久，采用的相同的浓度，却有少量工件淬裂；继续用下去，淬裂的比例还逐渐增多。找不到淬裂的原因，最终不得不停用。究其原因，是不了解PAG淬火液在使用中的变化规律，因而没能采取相应的应对措施。 淬火液中的PAG聚合物本身相当稳定，在一般的使用条件下几乎不会被氧化分解，也不会和遇到的酸碱物质发生反应。那么，问题出在什么地方？后来，经过研究发现，上面谈到的问题，实质上是使用中的有效浓度的测定方法问题。 PAG淬火剂是以PAG聚合物为主，加上其它提供辅助性能的添加剂而制成的。在工件淬火过程中，工件周围的液温一旦升到溶液的浊点以上，PAG聚合物就从溶液中脱溶出来，以细小液珠形式悬浮在淬火液中。悬浮的PAG液珠一接触到红热工件，就靠其非常好的润湿性粘附到工件表面上，成富水的包膜把工件包裹起来。PAG淬火介质就是靠这种包膜来调节水的冷却速度，避免工件发生淬火开裂的。工件冷却下来后，黏附在工件上的聚合物又会回溶到淬火液中。回溶需要时间，而生产中往往等不到聚合物回溶干净就将工件从淬火液中取出。这样，工件带出的液体中PAG聚合物含量往往高于所用淬火液中的含量。长期、大量工件淬火后，淬火液中PAG的相对浓度就必然逐渐降低，而其它添加剂组份的浓度却逐渐相对升高。因为只有PAG才有调节水的冷却特性的作用，它的浓度降低就相应降低了淬火液调节冷却特性的能力。由于一般工厂都采用折光仪来测定淬火液的总浓度，所以，在相同浓度上，使用久了的PAG淬火液冷却速度更快，成为引起淬裂的原因。 解决这类问题的办法，一是改进浓度检测方法，最好是用冷却特性测试仪来调控浓度；二是发现工件的淬火硬度升高，就适当提高淬火液的折光仪浓度，来保证工件不淬裂。 此外，为了减缓有效浓度降低的速度，可以设法延长工件在淬火槽中的浸泡时间，并对工件上带出的淬火液做及时的清洗，而后将清洗用的水补充进淬火槽中。这样做也能减少淬火剂的消耗。 由于水是其中的第一大组份。而水在热处理生产中特别容易挥发。所以水溶性淬火介质的有效浓度测量问题都非常重要。PAG类淬火介质可以用折光仪法检测浓度，但它不适于用比重法测量浓度。聚乙烯醇类淬火介质不适于用比重法，也不适于用折光仪法测量浓度；因此很难做现场浓度调控。无机盐水溶液的浓度检测既可以用折光仪发，也可以用比重法。
1、水： 优点：汽化热高，传热系数较高，化学稳定性好，很便宜，使用方便。 缺点：冷却速度随水温的变化而发生明显变化。650-550℃区间冷却速度小于300-200℃区间。因在奥氏体不稳定区域冷却速度低，故会出现淬不硬现象。淬火件在淬火时还会产生巨大的应力，造成开裂和变形。蒸汽膜阶段长，易生气泡。在淬火件的凹槽和孔内蒸汽不易逸出，造成冷却不均，因此易出现软点。 用途：只用于小截面、形状简单的碳素钢件错淬火，工作表面较光洁。 注意事项：使用时最好用搅拌或强制循环的方法，以提高冷却的均匀性，防止产生软点和变形。水中不应混入灰尘、油类等杂质。工作温度不应超过40℃。 2、无机水溶液： 1）氯化钠（食盐）水溶液： 介质组成：NaCl浓度可用5%或10%。 优点：NaCl能附着于灼热的淬火件表面，剧烈爆炸成雾状（崩膜），使蒸汽膜破坏，蒸汽膜阶段大为缩短，从而明显提高水的冷却速度，冷却也比较均匀。价格便宜，淬火件可达到较高硬度，而且硬度均匀。缺点：冷却速度随溶液温度而变化，淬火后淬火件易生锈。 用途：用于淬透性低、不易开裂、对防止变形要求低的淬火件，例如碳素钢件（有效厚度30-100mm，采用盐水，油淬火），合金结构钢（40Cr,40CrMoV,有效厚度30-150mm；38CrMoAl有效厚度>80mm。）注意事项：使用时溶液温度应控制在60℃以下，淬火后要清洗，并要进行防锈处理。 2）氢氧化钠水溶液： 优点：冷却曲线与氯化钠溶液基本相同，NaOH可与淬火件表面的氧化皮相互作用，产生氢气，使氧化皮迅速剥落，使淬火件表面呈现光亮的银白色。冷却能力大于氯化钠。 缺点：有腐蚀性，劳动条件较差，在使用中易吸收空气中的二氧化碳而使成分逐渐变化。与前两者一样，冷却速度也随溶液温度而明显变化。 用途：用于碳素钢。 注意事项：要定期更换溶液。 3）饱和氯化钙水溶液： 优点：在奥氏体不稳定区（650-550℃）时，有很高的冷却速度，在马氏体转变区，由于它的沸点比水高，对流的开始温度也较高，同时它的粘度比水大，传热性也较差，因此冷却速度较慢，从而减小淬火的应力，防止变形和开裂。它的配制方便，容易购买，价格低，使用寿命长。 缺点：温度太低时，会有氯化钙结晶析出，堵塞淬火槽管路。淬火件放置时易生锈。 注意事项：淬火件淬火后要及时清洗，进行防锈处理。
铝合金的固溶处理PAG淬火液浓度的确定 时效硬化铝合金经过固溶加热后，需要足够快的淬火冷却才能保证晶界上不发生沉淀析出。高强度铝合金，固溶加热后的冷却速度越快，时效后的机械性能就越好。但是，过快的淬火冷却速度可能在工件不同部位间引起大的内应力而造成不规则的变形翘曲。因此，理想的淬火介质不仅应当有适当快的冷却速度，还要能很好地润湿铝合金工件的整个表面，以便实现不同部位的均匀冷却，来减小变形翘曲。 习惯上，时效硬化铝合金采用冷的到热的自来水淬火。然而，使用自来水有两大缺点：一是冷却速度随水温变化很大；二是水对铝合金表面的润湿性差，淬火冷却不均匀。多数铝合金固溶加热后要求它在400℃到300℃区间冷却得快，以保证不发生晶界析出。 上述两种缺点共同作用的结果，往往引起工件的变形翘曲以及处理后的铝合金件强度不够高、抗晶界腐蚀能力差等缺陷。 PAG聚合物对红热的铝合金表面有很好的润湿性，改变浓度又可以配成不同冷却速度的淬火液，可适应不同的需要，因此，特别适合铝合金件淬火之用。 和自来水相比，用该水溶液淬铝合金件有两大优点：第一，可以改变浓度来获得不同的冷却速度；第二，在任何选定的浓度上使用，液温变化对冷却速度的影响都很小，能保证接触不同液温的部位获得基本相同的淬火冷却速度，而使工件只发生极小的变形翘曲。 根据浓度变化对该淬火液的400℃冷却速度的影响曲线。可以容易地确
定适合的使用浓度。办法是由原来用的自来水时的水温，找到对应的400℃冷却速度，再用该400℃冷却速度确定所需的淬火液的浓度。举例来说，原来用75℃的自来水，找到其400℃冷却速度约为70℃/s；再找到获得70℃/s冷却速度的淬火液浓度约为16%，依此类推。图略。 国内外的生产应用表明，若用自来水淬火的变形量为100%，在适当浓度的PAG水溶液中淬火的变形量就可以减小到15%以内，而且变形只是简单一致的弯曲，容易矫直。
淬火 2011-04-02 23:02:43 1、水： 优点：汽化热高，传热系数较高，化学稳定性好，很便宜，使用方便。 缺点：冷却速度随水温的变化而发生明显变化。650-550℃区间冷却速度小于300-200℃区间。因在奥氏体不稳定区域冷却速度低，故会出现淬不硬现象。淬火件在淬火时还会产生巨大的应力，造成开裂和变形。蒸汽膜阶段长，易生气泡。在淬火件的凹槽和孔内蒸汽不易逸出，造成冷却不均，因此易出现软点。 用途：只用于小截面、形状简单的碳素钢件错淬火，工作表面较光洁。 注意事项：使用时最好用搅拌或强制循环的方法，以提高冷却的均匀性，防止产生软点和变形。水中不应混入灰尘、油类等杂质。工作温度不应超过40℃。 2、无机水溶液： 1）氯化钠（食盐）水溶液： 介质组成：NaCl浓度可用5%或10%。 优点：NaCl能附着于灼热的淬火件表面，剧烈爆炸成雾状（崩膜），使蒸汽膜破坏，蒸汽膜阶段大为缩短，从而明显提高水的冷却速度，冷却也比较均匀。价格便宜，淬火件可达到较高硬度，而且硬度均匀。 缺点：冷却速度随溶液温度而变化，淬火后淬火件易生锈。 用途：用于淬透性低、不易开裂、对防止变形要求低的淬火件，例如碳素钢件（有效厚度30-100mm，采用盐水，油淬火），合金结构钢（40Cr,40CrMoV,有效厚度30-150mm；38CrMoAl有效厚度>80mm。）
注意事项：使用时溶液温度应控制在60℃以下，淬火后要清洗，并要进行防锈处理。 2）氢氧化钠水溶液： 优点：冷却曲线与氯化钠溶液基本相同，NaOH可与淬火件表面的氧化皮相互作用，产生氢气，使氧化皮迅速剥落，使淬火件表面呈现光亮的银白色。冷却能力大于氯化钠。 缺点：有腐蚀性，劳动条件较差，在使用中易吸收空气中的二氧化碳而使成分逐渐变化。与前两者一样，冷却速度也随溶液温度而明显变化。 用途：用于碳素钢。 注意事项：要定期更换溶液。 3）饱和氯化钙水溶液： 优点：在奥氏体不稳定区（650-550℃）时，有很高的冷却速度，在马氏体转变区，由于它的沸点比水高，对流的开始温度也较高，同时它的粘度比水大，传热性也较差，因此冷却速度较慢，从而减小淬火的应力，防止变形和开裂。它的配制方便，容易购买，价格低，使用寿命长。 缺点：温度太低时，会有氯化钙结晶析出，堵塞淬火槽管路。淬火件放置时易生锈。 注意事项：淬火件淬火后要及时清洗，进行防锈处理。 4）过饱和硝酸盐水溶液：
淬火介质 水性淬火剂 THIF-502水性淬火剂，即常说的PAG淬火液，是目前热处理常用的水性淬火介质，浅黄色透明液体，无毒，无油烟，不燃烧，无火灾危险，使用安全，改善劳动环境。水性淬火剂广泛应用于锻钢、铸铁、铸钢及冲压件等的淬火，适用于35CrMo、42CrMo、42SiMn、40Mn、T8、65Mn等多种材质。 水溶性淬火剂 THIF-501水溶性淬火剂，即聚乙烯醇淬火剂，无色至浅黄色半透明液体，使用安全。水溶性淬火剂广泛应用于感应加热淬火冷却，多用于碳素钢、合金钢的高频、中频淬火冷却，或整体淬火，适用于Cr12、45Cr、40CrMnMo、40CrMo、45Mn2、35CrMo、42CrNi、45CMnB等材质。无机淬火剂 THIF-505无机淬火剂是高分子无机聚合物饱和溶液，可完全与水溶合，无味，不腐蚀，不易变黑变臭，不老化，抗污染性强，高温不分解。广泛应用于各类炉型加热的各类钢件(高速钢类除外)的整体浸淬、感应加热工件的整体浸淬和喷液淬火，适用于35、20、T8、20Cr、5Cr、40、50、35CrMo等材质。 快速光亮淬火油 THIF-511快速光亮淬火油是热处理常用的油性淬火介质，冷却速度快，性能保持连续稳定，工件淬火后表面光亮不黑，积碳小，淬硬层深，变形量小，工件带出消耗量小，较易清洗，金相组织、机械性能好。快速光亮淬火油广泛应用于所有钢材尤其是厚、大型工件、淬透性差的零件淬火时发挥优良淬火性。 齿轮淬火油 THIF-512齿轮淬火油具有光亮性好，异味、烟雾小，工件淬火后表面硬度高且均匀，光亮性好，
使用寿命长，易清洗。齿轮淬火油适用于中、高淬透性的小零件的光亮淬火或渗碳淬火。广泛应用于渗碳螺丝、标准件、织针、齿轮、轴承钢丸、套圈等淬火。注意不要混入水分。 超速淬火油 THIF-516超速淬火油对几乎所有钢材尤其是淬透性差的零件淬火时发挥优良的淬火性。当用空气间歇炉进行紧固件、螺丝、链条、工具等碳素钢或低合金钢小物件物品的团体淬火时。当用推杆式连续炉进行汽车、建筑机械等行走零件的渗碳淬火时。当用坑式炉进行厚、大型锻钢件淬火时。 真空淬火油 THIF-517真空淬火油由分馏范围狭窄、精制度优良的烷烃类矿物油复配各类功能助剂合成，具有馏程短，饱和蒸汽压低，抗汽化能力强。真空淬火油广泛应用于轴承钢、工模具钢、大中型航空结构钢及其钢材的真空炉加热淬火。真空淬火油的最佳使用温度40-80℃左右。 等温分级淬火油 THIF-518等温分级淬火油具极佳的氧化稳定性，生产油泥少，粘度上升低，能实现马氏体等温或分级淬火，获得足够的，均匀的表面硬度和深度，有效地控制变形。等温分级淬火油广泛应用于汽车及汽车零部件工厂的变速箱齿轮装置用渗碳连续炉油槽、间歇炉油槽、热处理专业、齿轮工厂的间歇炉油槽。 回火油 THIF-519回火油闪点高，燃点高，挥发性低，油烟小，热氧化稳定性好，不易产生油泥、油渣，使用寿命长，使用安全，不易发生火灾。对表面光亮性和硬度均匀性要求高的零件，采用回火油比普通空气炉回火，可获得更好的效果。适用于密闭式回火炉中对淬火后的零件进行回火处理，广泛应用于轴承、手表、链条等行业的回火工艺中。
DERUN@DR-251水溶性淬火液 技术方案书 项目名称：热处理水溶性淬火液 需方： 供方：南通德润工业介质技术有限公司 鉴于甲乙双方就甲方委托乙方对热处理淬火介质的使用及原材料供应问题，双方经过平等协商，在真实、充分地表达各自意愿的基础上，南通德润公司提供以下技术方案： 一．淬火液及相关技术要求 1.1 淬火液原料优势 DR-251水溶性淬火液，基础原料选择美国陶氏化工，基础辅料选择国内著名化工原料生产厂家。 基础原料可以让任何第三方（有资质）公司进行检测。 1.2 淬火液技术优势 1.本公司技术体系源自美国好富顿技术配方体系，秉承一切基础原料和辅料均与美国好富顿公司为国内外同一供应商，本公司具有国内领先的生产反应釜，生产过程严格执行安全生产代码，质量稳定，同时本公司吸收引进国内高等学府的本科及硕士研究生作为技术储备，并有国内知名公司的教授级高工作为技术顾问，集研发，生产，销售，售后服务为一体的行业领军品牌。 2. DR-251水溶性淬火液适用于碳钢、合金钢和铸铁的整体淬火。可根据碳含量及合金成分、性能要求及零件的尺寸大小而选择不同的浓度，一般介于5～25%之间，同时本型号淬火液适用于45钢淬火，具有硬度均匀，降低开裂风险，同时避免40Cr大件油淬不硬，水淬容易开裂等风险，是一种介于比油冷速快，比水冷速慢的一种理想介质。 3. DR-251水溶性淬火液对采用感应加热或火焰加热并且油冷的零件，DR-251是淬火油的最理想的替代品，可完全消除油烟和火灾隐患；DR-251水溶性淬火液，通过调整浓度，可以得到不同的冷却速度，适用范围宽；淬硬层深、
硬度均匀、无淬火软点，淬火畸变和开裂倾向小；淬火工件光亮且有短期防锈作用，可不清洗直接回火；对黑色金属及有色金属均无腐蚀；抗剪切强度高，聚合物不易老化变质，使用寿命长；带出量少、使用成本低、性价比高；无油烟、不燃烧、无火灾危险，改善劳动环境。 4 淬火液检测，本公司所生产的淬火液针对每一个性能指标实现全方位检测，冷却特性仪为瑞典进口的IVF，粘度仪，闪点仪，酸值及灰分，水分检测来自国内知名厂家，数据做到权威，真实，绝无任何造假成分。 1.3 淬火液技术参数 南通德润公司为公司所提供的DERUN@DR-251水溶性淬火液的技术参数如下：
郓城恒基工程机械有限公司企业标准 热处理工艺技术管理标准 1主题内容 1·1 主题内容 1·1·1 热处理工艺、作业指导书和工艺守则的编制与管理； 1·1·2 工装的设计与管理； 1·1·3 热处理工艺实验及实验件的检查； 1·1·4 淬火液的管理； 1·1·5 不合格品的处理； 1·2 适用范围 本标准适应于本企业的热处理工艺技术管理 管理职能 2·1 技术部负责热处理工艺、作业指导书、工艺守则的设计与管理；工装设计；热处理工艺实验与管理；根据需要编制热处理作业指导书；参与质量事故的处理及日常技术服务。 2·2 技术检查部负责热处理件的质量检验、工装和炉温仪表的检测、不合格品的判定；炉温测定和实体工件升温测定（接受委托）、冷却能试棒的加工及“H”值的检验；复杂零部件热处理检查标准的编制。2·3 设备部（设备科）负责热处理工装的制造及设备的管理。 2·4 热处理车间负责正确地使用工艺、按照工艺规定和作业指导书进行操作；负责设备、量具、工装的日常保养；自检记录和过程操作记录的填写；不合格品纠正预防措施的制定；炉温测定的委托、准备及所测设备的操作。 2管理内容及要求 3·1 热处理工艺守则 3·1·1 热处理工艺员负责热处理工艺守则的编制，工艺守则由室主任（或主管工艺员）审校，热处理车间技术负责人会签，经制造技术部主管部长（专业厂技术科科长）审批后下发。 3·2 热处理工艺的设计及热处理作业指导书编制； 3·2·1 所有热处理件原则上一物一卡（工艺卡片），如有混装，应编制混装说明或混装明细表。3·2·2 根据工艺要求，提出“工艺装备设计任务书”。 3·2·3 设计新材料、新设备的试验工艺和试验后的正规热处理工艺。 3·2·4 对有特殊要求和工艺复杂的热处理件、应编制热处理作业指导书，其主要内容为：该件的热处理操作步骤；操作注意事项；加热、淬火、回火及回火冷却等各工序的工艺参数、姿势及装炉重量，热处理件的自检验要求等。 3·3 热处理工艺实验 3·3·1 在下列要求下，如不能保证达到图纸要求时，需进行初件热处理工艺实验。 a．技术要求或设计要求变更时。 b．设备或工装及工序变更时。 c．过去六月末生产时。 d．材料代用或材料来源变化时。 e．非正常情况下生产的工件。 f．出现问题实施措施后的第一批零部件。 g．接受新的订货时。 3·3·2 质量攻关、质量改进和科研项目进行热处理工艺试验。 3·4 炉温仪表、炉温均匀性和检测设备的检验。 3·4·1 每年12月份对热处理车间加热炉炉温均性根据KES78.311.1进行检测，其程序如下：
水溶性淬火液的选择原则 在水（及水溶液）中淬火的主要危险是淬裂，而降低水性淬火液的"300℃冷速"则可以减小这种危险。水性淬火剂（液）的"300℃冷速"越低，防止淬裂的能力就越强，因而适用的钢种和工件就越多[5]。如果将多种工件的最高冷速分布曲线画在一起，同样可以画出它们共同的第II区的右边界线，得到的也是这样的结论。当水或水溶液液温过高时，比如通常超过60℃后，淬火冷却的蒸气膜阶段显著增长，蒸气膜相当稳定，这时用于工件淬火，冷却速度曲线容易从上方进入其第Ⅲ冷速区，从而引起淬火硬度不足和大的变形。所以，使用水性淬火液应当控制好液温，一般以平均液温不超过60℃为宜。当淬火液的品种确定后，生产中还可以通过调节淬火液浓度、液温和与工件的相对流速来改变工件淬火时的冷却速度分布，以适应生产的需要。这方面的规律和方法可参考其它有关资料。 由上述分析可知，普通机油（如32号机油）冷却能力并不高，却可适于某些类工件淬火；普通自来水冷却很快，却仍可适于另外某些类工件淬火。由于在普通机油与自来水的冷却速度分布曲线之间有很宽广的空白地带，只配备普通机油和自来水是不够的。那么，一般机械厂的热处理车间应当配备哪几种淬火液，才能满足大多数工件的淬火需要呢？根据
前面的分析讨论，建议为普通热处理车间配备以下四种淬火液（槽）： 1.将普通机油换成一种快速淬火油，其冷却特性应为：淬火冷却的蒸气膜阶段短，对流开始温度低，且最高冷速大。 2.一种性能稳定、可操作性强的水溶性淬火液，其30℃液温，不搅动情况下的300℃冷速在20～30℃/s之间。 3.一种性能稳定、可操作性强的水溶性淬火液，其30℃液温，不搅动情况下的300℃冷速在50～70℃/s之间。 4.自来水
淬火液浓度检测方法经 验分享 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
淬火液浓度检测方法经验分享 淬火液无毒，无油烟，不燃烧，对水有逆溶性，客服了水冷却速度快，易使工件开裂，油品冷却速度慢，淬火效果差且易燃等缺点，可替代淬火油，改善劳动环境，不易变质，老化，使用寿命长，综合经济成本低，成为热处理淬火工艺常用的水性淬火冷却介质。 PAG淬火液最大的特点是可通过调整其水溶液浓度，获得不同的冷却能力，得到近于水，或介于水油之间，以及相当于油或者更慢的冷却速度，满足多种材料和工件的淬火要求。因此淬火液在使用过程中浓度控制至关重要。那淬火液浓度如何检测呢随着热处理淬火液浓度的增加，淬火液水溶液的冷却能力明显下降。为保证淬火后工件硬度达到热处理要求，并无裂纹出现，必须使淬火溶液控制在规定的范围内。因此选择正确的淬火液有效浓度检测方法十分关键。 目前PAG淬火液有效浓度检测仪器有折光仪、冷却特性测试仪和粘度计。其中应用最广的是采用折光仪测浓度，其次是冷却特性测定仪，而粘度计因测量较麻烦，故应用比较少。 由于PAG淬火液在使用一段时间后，随着蒸发、损耗等导致浓度发生变化，因而折光系数就会发生变化，用折光仪测的浓度与实际水溶液浓度不同，出现假浓度，这时淬火工件易出现开裂、变形等现象，这时需将样品采用冷却特性测试仪测量正确的冷却速度，以帮助调整淬火液浓度。 热处理淬火介质分为水溶性淬火介质和油性淬火介质两大类，其中水溶性淬火介质包含PAG淬火液，聚乙烯醇淬火剂，无机高分子淬火液，类油淬火液等，使用安全环保，而油性淬火介质包含快速光亮淬火油，真空淬火油，超速淬火油，等温分级淬火油等。
淬火介质相关知识汇总 一、主要技术参数 1、冷却特性 1.1、冷却速度曲线 当前，国内外多以国际标准方法（ISO9950）测定，并用冷却速度曲线来表征淬火介质的冷却特性。但是，对特定工件（即在钢种、形状大小和热处理要求一定）的情况下，如何从冷却特性上去选择合适的淬火介质？在生产现场，一个淬火槽中往往要淬多种不同钢种、形状、大小和热处理要求的工件。在这种情况下，如何选定它们共同适用的一种淬火液？ 从普通机油和自来水的冷却速度分布（如图1）可以看出，普通机油的冷却速度慢，因而不少工件在其中淬不硬；而自来水的冷却速度又太快，以致于多数钢种不能在其中淬火。如果将机油的冷却速度提高，该工件淬火硬度也会相应提高，当机油的冷却速度提高到图2中带齿线水平时，该工件刚好可以得到要求的淬火硬度，我们把它叫做允许的最低冷速分布线。 同时，研究表明，自来水引起淬裂和变形，是自来水冷却太快，尤其是钢件冷到其过冷奥氏体发生马氏体转变的温度范围时受到的冷却太快的缘故。于是又可以推知，如果能降低自来水的冷却速度，尤其是在工件冷到较低的温度以后的淬火冷却速度，就可以减小工件淬裂的危险。假定自来水冷却速度降到图3中带齿线所示的水平时，该类工件便不会再淬裂了，我们把这条线叫做此工件已确定条件下允许的最高冷速分布线。
把图2和图3 两条曲线之间的区域内，不管是快速淬火油还是水溶性淬火液，也不管这些淬火介质的冷却速度分布有何不同，上述工件在其中淬火都可以同时获得所希望的淬硬而又不裂的效果。 1.2淬火介质的冷却过程分三个阶段：蒸汽膜阶段、沸腾冷却阶段、对流冷却阶段（见下图所示） 用符合ISO9950标准的ivf冷却特性测试仪测出的冷却特性曲线（如下图）有几个特征值对淬火油的淬硬能力有重要影响。 第一个是油蒸汽膜冷却阶段向沸腾冷却阶段转变的温度，即图中A点对应的温度，叫做（上）特征温度; 第二个是出现最高冷却速度的温度，即图中B点对应的温度; 第三个是最高冷却速度值，即B点对应的冷却速度值;
热处理淬火介质 随着技术的发展，热处理淬火介质的种类越来越多，适用范围广。热处理淬火介质包含水溶性淬火介质和油性淬火介质。水溶性淬火介质提供各类淬火介质，品种多，满足各种不同的热处理工艺及不同材质的工件要求，水性淬火介质产品种类及选用方法： THIF-502PAG淬火液 主要成份：聚醚类高分子材料。 优点：经济环保，调整浓度可达到水和油之间任意冷速，淬硬层深，淬火硬度均匀，减少变型和开裂，工件干净。 缺点：使用液温不能超过65度（严格来说不能超过55度）。 适用材质:35CrMo、42CrMo、40Mn2、T8、T10、T12、40Mn、40Cr、Gcr9、30CrMnTi、Gcr6、40CrV、Gcr15、Gcr15SiMn、65Mn、50Cr、60Si2Mn、42SiMn、40Mn2V、GCr9SiMn、40MnB等整体淬火及20Cr、20Crn、20CrV、20CrNi、20CrMo、20Mn2、20CrMnMo、20CrMnTi、25Cr2Mo1V、32Cr3Mo1V等的渗碳淬火。 THIF-501水基淬火液 主要成份：聚乙烯醇。 优点：价格便宜，环保。 缺点：容易变质适用材质：40Cr、40CrMo、40Mn2、45Mn2、30CrMnSi、40CrMnMo、Cr12钢，45CMnB、Gcr15、9CrSi、40Mn3、45Mn3、42CrNi、9Cr3、3Cr2W8、50Mo 等材质。 THIF-528类油淬火液
优点：冷速比油还慢，环保，比油便宜。 缺点：产品粘度大适用材质:40CrNiMo、40CrMnMo、P20、H13、Gr12等材质做的大锻件、铸件、模具、钢轨等工件。 油性淬火介质-淬火油 THIF-511快速光亮淬火油 特点：冷却速度较快，光亮性好，寿命长，表面硬度高且均匀，淬硬层深。 适用范围：对几乎所有钢材尤其厚、大型工件、淬透性差的零件。 齿轮淬火油 特点：光亮性好，使用寿命长，表面硬度均匀，淬硬层深，金相组织好。 适用范围：适用于中、高淬透性的小零件的光亮淬火或渗碳淬火。如螺丝、标准件、齿轮、制针、轴承钢丸、套圈等。 超速淬火油 特点：冷却速度极快，使用寿命长，性能稳定，表面不黑，易清洗。 适用范围：对几乎所有的钢材尤其是淬透性差的零件。适合紧固件、螺丝、链条、工具、低合金钢、厚大型锻件等。 真空淬火油 特点：光亮性好，寿命长，硬度高且均匀，流程短，抗汽化能力强。 适用范围：轴承钢，工模具钢，大中型航空结构钢。 等温分级淬火油 特点：采用改制基础油，具有极佳的氧化稳定性。 适用范围：汽车齿轮，摩托车齿轮，离合器片，钢领等超薄、复杂外形零件。
烟台水溶性PAG淬火液 烟台水溶性PAG淬火液由聚醚类高分子材料添加多种表面活性剂制成，与水可配成多种浓度，具有不同冷却特性的水性淬火液，无毒无害，不燃烧，无油烟，无火灾危险，使用安全，经济环保，广泛应用于各种工件的感应淬火、渗碳、碳氮共渗淬火、整体淬火、铝合金固溶处理等热处理作业。 烟台水溶性PAG淬火液对水有逆溶性，加热水性PAG淬火液至74℃逆溶点析出，可消除淬裂和软点，淬火后表面硬度高且均匀，淬硬层深，适用范围广。调节水性PAG淬火液浓度，可获得水和油之间不同的冷却能力，减少工件变形量和开裂。 水溶性PAG淬火液具有良好的防锈效果，淬火时清洁环保，不易老化变质，使用寿命长，有效改善工作环境，提高零件的淬火质量，降低生产成本，是一种成熟的热处理淬火介质。本品克服了水冷却速度快，油品冷却速度慢，防止水淬开裂，淬火效果差且易燃等缺点。 项目技术指标 外观(原液) 浅黄色透明液体 PH值9.50 水溶性74℃逆溶析出，74℃以下溶于水 防锈性 ≥5%具有良好的防锈性 密度(15.6℃,g/cm3) 1.078 粘度(40℃，Cst) 原液280±20 水溶液(37.8℃，Cst) 5% 1.17 10% 1.90 20% 4.31 30% 8.50
采用符合ISO9950标准的IVF冷却速度测试仪测得不同浓度THIF-502水性PAG淬火液与水的冷却速度值对比如下表： 淬火介质温度最大冷速（℃/S）300℃冷速（℃/S） 水35℃221 102.4 水性PAG淬火液5% 35℃205 87.9 10% 35℃170 61.4 20% 35℃129 36.8 K油50℃101 14.0 G油50℃92 6.5 2#机油50℃73 11.5 由上表可见，20%浓度以下的THIF-502水性PAG淬火液冷却速度介于水油间。 烟台水性PAG淬火液适用于锻钢，铸铁，铸钢以及冲压件等的淬火；渗碳钢 20CrMo、20Cr、20CrMnTi等的渗碳淬火；碳素钢A3、08、10、35、45、55、35K等整体淬火或连续淬火；弹簧钢55CrSi、65Mn、50CrV、60Si2Mn等的整体淬火；磨具钢5CrMnMo、5CrNiMo、H13等的整体淬火；中低碳合金钢30CrMo、34CrNiMO、 35CrMo、40Cr、40MnB、40CrNiMo、42CrMo、50CrNiMo等整体淬火或连续淬火；不锈钢1Cr13、2Cr13等的整体淬火；原来使用水淬油冷的淬火工艺可使用水性淬火液替代。
钢铁热处理讲座 －钢之淬火－ 一、钢之淬火 钢之淬火(quenching)系将钢加热至沃斯田体状态之适当温度，保持适当时间后急冷以阻止Ar1变态之发生而得到高硬度的麻田散体组织之操作。一般系将加热之钢投入水或油中急冷，由于钢材是由表面开始冷却，内部的冷却速率比表面小，因此容易造成表面硬，而内部软的情形，淬火时钢的内部容易不容易淬硬的性质称为硬化能(hardenablility)。零件心部也能淬硬时称为完全淬火，而心部不能淬硬者称为不完全淬火。工业上使用之热处理零件，由于质量效应(mass effect)之故，淬火时容易成为不完全淬火的状态，硬化能大之钢水淬时容易发生淬裂或变形，必须以冷却速度小的油作油淬，这时心部就不容易硬化。硬化能非常大之钢，即使在空气中冷却也容易硬化。硬化能大的钢都是含有很多的合金元素。因此钢淬火时之冷却方法便成为非常重要的问题，一不小心就会发生变形或龟裂，所以冷却方法除了直接投入淬火液之外，尚有各种改良的冷却方法。如时间淬火（阶段淬火），恒温淬火（热浴淬火），麻回火、沃斯回火，以及喷射淬火，压住淬火、锻造淬火等特殊淬火方法。 二、淬火的种类、定义及目的 (一)一般淬火(quenching) 将钢加热至沃斯田体状态之适当温度（亚共析钢温度Ac3温度以上，共析钢及过共析钢Ac1温度以上）保持适当时间后，投入水、油等淬火液中急冷以阻止Ar1变态之发生，而得到高硬度之麻田散体组织之方法，称为淬火。(二)时间淬火(time quenching) 与一般淬火之加热条件一样，将钢加热至淬火温度，保持适当时间后，取出投入于水或油中急冷，经过适当时间后自淬火液中拉上来使钢在空气中缓慢冷却的操作，故又称为抬上淬火或分段淬火、二段淬火等。主要目的在于防止发生变形或淬裂。 (三)恒温淬火(isothermal quenching) 系钢加热至淬火温度后淬火于恒温的热浴(hot bath)中保持适当时间后，自
PAG水溶性淬火介质的使用 PAG是英文名称的缩写，在英文中PAG有三种写法。由于中文译名的混乱，尤其译为聚乙二醇更为不规范，由于在中文中已有聚乙二醇(PEG)。所以不如干脆译为PAG。PAG是聚氧化乙烯和聚氧化丙烯的共聚物。调整两者的比例，可以得到70-88℃的逆溶点。逆溶现象指的是：随温度的上升，溶解度下降，所以称为逆溶。到达某一温度时溶质开始从溶液中析出，该温度称为逆溶点。由于逆溶性的存在，工件在淬火时，经过蒸汽膜阶段，沸腾阶段后，工件四周的液体温度高于逆溶点，PAG析出并在工件表面形成一个PAG的溶质膜。PAG的浓度越高，则该膜就越厚，溶液从工件脱热的能力就越差。这就是PAG降低低温区冷却能力的机理。即控制PAG的浓度就可以控制PAG溶质膜的厚度，从而可以得到比较理想的低温区冷却能力。 逆溶点与浊点不同。作为淬火介质看重的是：当溶液的温度降到逆溶点时，析出的溶质应立即溶回溶液，这对于减少PAG的带出量，对稳定淬火介质的冷却能力有着重要的意义。有很多高分子化合物的水溶液，都有浊点。当它们的水溶液的温度下降到浊点时，溶质不会立即溶回溶液，只有温度下降很多之后，才能溶回溶液。 PAG淬火介质的优点 PAG淬火介质与传统的水和油相比较，有很多优点，它们是： 1)PAG工作液与水相同，它们不燃烧，无火灾隐患。 2)PAG工作液与油不同，淬火时无烟雾，无毒，有利于操纵者身体健康。地面无油污，使得工作环境更清洁，舒适。 3)淬火油的运动粘度(40℃)为15-40mm2/s，而PAG工作液的运动粘度
(40℃)仅为1-5mm2/s，因此，用PAG淬火时带出量小得多，降低了运行本钱。 4)工件在PAG中淬火后，极易清洗，即使不清洗回火，也没有烟雾。 5)在高分子化合物中，PAG溶液的折光率高，因此采用折光仪轻易检测它的浓度，保持稳定的冷却能力。 6)通过对浓度，温度和搅拌程度的控制，可以使PAG得到从水到油的不同的冷却能力。 7)采用PAG，设备上没有积碳，油泥等，易于设备的维修。 PAG淬火介质的缺点 1)PAG对温度比油敏感，使用温度范围窄，通常为20-50℃。要求有足够的冷却能力，尤其是在夏天，在南方。 2)PAG对浓度比较敏感，使用浓度范围窄，通常为±1%。要求经常地检测工作液的浓度，并且定期校对浓度系数。 3)PAG对搅拌程度要求比较严格，也就是说，在工件淬火区域内的搅拌程度应该保持一致，既足够强烈的搅拌和足够均匀的搅拌。以保证温度的均匀性，浓度的均匀性和冷却的均匀性。大多数的淬火事故，都来自搅拌的不均匀。 4)PAG与油比较它更易于污染，需要更精心的维护。 选用PAG的理由
PAG是英文名称的缩写，PAG是聚氧化乙烯和聚氧化丙烯的共聚物，调整两者的比例，可以得到70~88℃的逆溶点。逆溶现象指的是：随温度的上升，溶解度下降，所以称为逆溶。到达某一温度时溶质开始从溶液中析出，该温度称为逆溶点。由于逆溶性的存在，工作在淬火时，经过蒸汽膜阶段、沸腾阶段后，工件周围的液体温度高于逆溶点，PAG析出并在工件表面形成一个PAG的溶质膜。PAG的浓度越高，该膜就越厚，溶液从工件吸热的能力就越差。这就是PAG降低低温区冷却能力的机制，即控制PAG的浓度就可以控制PAG 溶质膜的厚度，从而得到比较理想的低温区冷却能力。 引起紧固件淬火开裂的主要原因是在钢开始发生马氏体转变（MS）点及在此以下的温度范围冷却过快。由于这样的原因，水溶性淬火介质通常就以零件冷却到300℃时的冷却速度来表示该淬火液的冷却特征。考虑到高强度紧固件多数选用中碳结构钢的MS点在300℃附近，故选用好富顿AQ251等PAG类淬火液。简单说，它在300℃冷却速度低，其防止螺栓淬裂的能力就强，而在300℃冷却速度高，其淬硬能力也高，当然螺栓淬裂倾向大。PAG淬火液的使用特点是冷却特性可调，浓度测控容易。由于液温对冷却特性影响较大，使用PAG淬火液时，应当配备完整的循环冷却系统，以便在使用中调节液温50℃以下正常使用。浓度一定时，液温升高冷却速度会降低。为了获得尽可能前后一致的淬火冷却效果，应当将淬火介质的温度控制在更窄的范围25℃--35℃，如果由于天气原因，严格控制液温有困难，也可以通过改变浓度来调节淬火冷却速度。比如，夏天气温高，冷却系统一时不能将淬火液温度降到规定范围，可以向其中多加些自来水，以便提高淬火冷却速度；冬天液温过低，可以靠通入高温水蒸汽加热淬火液或通过提高浓度来降低淬火冷却速度。 一些含碳量低≤0.20%-0.35%的碳素结构钢，淬透性差且形状简单的螺栓、螺母的调质淬火，往往可以用自来水，可以节省生产成本。作为淬火介质，自来水的冷却特性是：工件处于高温阶段时冷却得很快，而到了工件处于低温阶段时冷却得也很快，冷却速度快可以使淬透性差和大规格的紧固件淬硬，并获得较深的淬硬层，这是自来水的优点。但是，用自来水淬火有三大缺点：第一是低温冷却太快，使多数钢种和螺栓容易发生淬裂；第二是螺栓低温阶段冷却太快，细长的规格和较薄的部位容易因为入水方式不当而发生淬火变形。第三也是不少人容易忽视的缺点，随着水温升高，淬火冷却的蒸汽膜阶段会逐渐增长，且工件处于低温阶段时的冷却速度也逐渐降低，由于这种原因，小规格螺栓、螺母较密集的堆放方式入水淬火时，堆放在外面的螺栓接触的水温低，而堆放在内部的螺栓接触的水温高，从而外部的螺栓经受的冷却快，淬火后硬度高，并容易淬裂，堆放在内部的螺栓经受的冷却慢，淬火后硬度低，螺栓堆放得越密集，淬火时水的流动越不通畅，这种差别就越大。
水溶性淬火液组成 1、水： 优点：汽化热高，传热系数较高，化学稳定性好，很便宜，使用方便。 缺点：冷却速度随水温的变化而发生明显变化。650-550℃区间冷却速度小于300-200℃区间。因在奥氏体不稳定区域冷却速度低，故会出现淬不硬现象。淬火件在淬火时还会产生巨大的应力，造成开裂和变形。蒸汽膜阶段长，易生气泡。在淬火件的凹槽和孔内蒸汽不易逸出，造成冷却不均，因此易出现软点。 用途：只用于小截面、形状简单的碳素钢件错淬火，工作表面较光洁。 注意事项：使用时最好用搅拌或强制循环的方法，以提高冷却的均匀性，防止产生软点和变形。水中不应混入灰尘、油类等杂质。工作温度不应超过40℃。 2、无机水溶液： 1）氯化钠（食盐）水溶液 介质组成：NaCl浓度可用5%或10%。 优点：NaCl能附着于灼热的淬火件表面，剧烈爆炸成雾状（崩膜），使蒸汽膜破坏，蒸汽膜阶段大为缩短，从而明显提高水的冷却速度，冷却也比较均匀。价格便宜，淬火件可达到较高硬度，而且硬度均匀。 缺点：冷却速度随溶液温度而变化，淬火后淬火件易生锈。 用途：用于淬透性低、不易开裂、对防止变形要求低的淬火件，例如碳素钢件（有效厚度30-100mm，采用盐水，油淬火），合金结构钢（40Cr,40CrMoV,有效厚度30-150mm；38CrMoAl有效厚度>80mm。）注意事项：使用时溶液温度应控制在60℃以下，淬火后要清洗，并要进行防锈处理。 2）氢氧化钠水溶液： 优点：冷却曲线与氯化钠溶液基本相同，NaOH可与淬火件表面的氧化皮相互作用，产生氢气，使氧化皮迅速剥落，使淬火件表面呈现光亮的银白色。冷却能力大于氯化钠。 缺点：有腐蚀性，劳动条件较差，在使用中易吸收空气中的二氧化碳而使成分逐渐变化。与前两者一样，冷却速度也随溶液温度而明显变化。 用途：用于碳素钢。 注意事项：要定期更换溶液。 3）饱和氯化钙水溶液： 优点：在奥氏体不稳定区（650-550℃）时，有很高的冷却速度，在马氏体转变区，由于它的沸点比水高，对流的开始温度也较高，同时它的粘度比水大，传热性也较差，因此冷却速度较慢，从而减小淬火的应力，防止变形和开裂。它的配制方便，容易购买，价格低，使用寿命长。 缺点：温度太低时，会有氯化钙结晶析出，堵塞淬火槽管路。淬火件放置时易生锈。 注意事项：淬火件淬火后要及时清洗，进行防锈处理。 4）过饱和硝酸盐水溶液： 介质组成：（1）三硝溶液硝酸钠25%，亚硝酸钠20%，硝酸钾20%，水35%，使用相对密度应控制在1.4-1.5之间；（2）二硝溶液硝酸钠31.2%，亚硝酸钠20.8%，使用相对密度应控制在0.36-1.41之间。 优点：在高温区（650-550℃），由于大量硝酸盐的存在会破坏蒸汽膜的形成和稳定性，使冷却速度接
计算机应用 淬火过程的计算机模拟及其应用 顾剑锋,潘键生,胡明娟 (上海交通大学高温材料及高温测试开放实验室,上海 200030) 摘要:籍助于温度场-相变-应力和应变的有限元分析方法(FEM),实现了复杂形状工件淬火过程的计算机模拟。模拟结果直观地显示任一时刻工件内部的温度分布、组织分布、应力分布、应变状况及工件任意位置上的冷却曲线,为使用者提供了用虚拟现实方法详尽分析和研究淬火工艺的工具。本文列举了几个实际应用的例子,计算机模拟将成为虚拟制造技术中的重要组成部分。 关键词:淬火;相变;温度场;应力场;有限元法;计算机模拟;虚拟制造 中图分类号:TB115;TG156.34 文献标识码:A 文章编号:025426051(2000)0520035203 Computer Simulation of Q uenching Process and Its Application GU Jian2feng,PAN Jian2sheng,HU Ming2juan (Shanghai Jiaotong University,Public Laboratory for High Temperature Materials and High Temperature Tests,Shanghai200030,China) Abstract:Computer simulation on complicate shaped parts during quenching process has been realized by using FEM analysis of temper2 ature field2phase transformation-stress and strain.The simulation results vividl y display the transient temperatrue field,microstructure distribution,stress and strain of the parts on any time,and show the cooling curve on any position of the parts.These results provide the user a tool for analyzing and studying on quenching technique in detail using virtual reality method.Several practically used examples are listed in this paper,and computer simulation will become im portant part of virtual manufacture technology. K ey w ords:quenching;phase transformation;temperature field;stress field;finite element method;com puter simulation;virtual manufac2 ture 1 前言 与淬火过程计算机模拟有关的基础理论研究工作近年来发展很快,例如温度2相变2应力/应变相互耦合的模型不断改进,已经可以考虑许多因素之间复杂的相互作用[1～3]。在相变计算方面文献[4]发展了多相转变的计算方法。就应力对相变的影响,近期工作[5,6]指出应力对相变动力学存在更为复杂的非线性关系。这些研究成果都有助于使计算机模拟的结果逐步接近于实际情况,引起热处理界的重视。淬火过程计算机模拟在实际生产中的应用已提到议事日程上来。一些作者已就此进行了有益的尝试[7,8]。尽管目前的淬火过程计算机模拟计算还远远未能被认为是成熟的技术,其准确性还不能令人满意,但是它与必要的试验测试相结合,可以成为研究淬火方法和制订工艺参数的辅助决策工具。本文介绍了应用计算机模拟技术进行几种形状复杂的零件的淬火过程虚拟生产试验的初步尝试。模拟计算是以大型有限元分析软件为平台,结合作者的二次开发程序来实现的。 2 数学模型 211 相变量计算 本文相变量计算与文献[9～11]所介绍的方法基本相同。用孕育期叠加法判断相变的开始,用avrami方程计算扩散型相变的转变量,用K oistinen2Marbuger方程计算马氏体转变 作者简介:顾剑锋(1970—),博士,讲师,江苏江阴人,主要从事热处理数学模型和计算机模拟,发表论文10余篇,获99年度国家教育部科技进步一等奖。E2mail:jianfeng.gu@univ2troyes.fr 基金项目:国家自然科学基金资助(No.59371073);国家科委“九五”攻关重点项目(No.962A01202201)。 收稿日期:1999211201量。在相变量的计算中考虑了应力状态的影响,因而对上述公式进行了修正[5,6]。 212 应力场分析 对淬火过程中应力应变以及淬火后残余应力和变形的预测的准确程度与所采用的材料力学模型密切相关。目前的淬火模拟已经从原来的弹性模型改进为弹塑性模型,考虑材料的力学性能,如加工硬化特性、塑性流动法则、屈服准则等等,通常采用Von2Mises准则、等向硬化条件和普朗特尔-劳埃斯(Prandtl2Reuss)塑性流动法则[5,6]。淬火过程中应力分析还必须考虑相变的影响,因此塑性区的处理远远较普通的应力分析复杂。总应变包括了弹性应变、塑性应变、热应变、相变应变和相变塑性应变等多项。 213 复杂淬火操作的模拟以及非线性处理 淬火过程的模拟涉及多因素非线性问题,因为界面换热系数、钢的热物性参数和力学性能参数都是温度的函数。相变潜热的引入更使问题变成高度非线性。实际生产中常遇到一些复杂的淬火操作,例如预冷淬火、控时浸淬、双液淬火、间歇淬火以及淬火2自回火等,都属于界面条件剧变的冷却过程,本文用下述方法处理:①模拟过程中,不同的冷却阶段调用不同的换热系数与温度的函数;②采用改进的增量迭代法处理非线性问题;③在边界附近采用较密的有限元网格;④在不同的冷却阶段,根据冷却速度的大小调整计算时间步长。3 借助于计算机模拟进行热处理虚拟生产试验 计算机模拟技术不仅有强大的计算功能,而且可以显示任意时刻工件内任意截面上的温度场、组织分布和应力场,能使操作者观察到各种等值面(温度值、应力值、应变值、组织分布