【2017年整理】水溶性淬火液组成.doc

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。