鋼淬火后使用的淬火劑冷卻強(qiáng)度決定于所用淬火劑的冷卻強(qiáng)度,而淬火劑的冷卻強(qiáng)度又受下列幾個(gè)因素的影響;(1)液體的比熱;(2)液體的導(dǎo)熱系數(shù);(3)液體的粘度;(4)液體的揮發(fā)性;(5)液體的運(yùn)動(dòng)情況。比熱的大小,決定其吸熱的能力,比熱愈大,則溫度上升愈少,容易吸收大量的熱,使鋼速冷。導(dǎo)熱系數(shù)的大小亦與吸熱的速度有關(guān),導(dǎo)熱系數(shù)愈大,則在一定時(shí)間內(nèi)可以導(dǎo)出較多的熱量,故冷卻也就愈快。液體的粘度大時(shí),運(yùn)動(dòng)便不靈活,由對流作用而導(dǎo)去的熱量就少,因此使冷卻能力減低。揮發(fā)性的大小與液體的氣化溫度有關(guān),氣化的蒸汽圍繞工件的周圍,妨礙冷卻,故揮發(fā)性低的液體有較大的汽化熱,不易成氣體,因而處于淬火件表面的氣體便少,淬火便較激烈。由此可知,所用的淬火劑,是以比熱大、導(dǎo)熱系數(shù)大、粘度小而又不易揮發(fā)的,其效果較好。此外,對淬火劑的攪動(dòng),能破除淬火初期所形成的蒸汽膜,因此大大增加淬火劑的冷卻強(qiáng)度。
淬火劑水溶液在常溫下均勻透明溶液,當(dāng)溫度升高時(shí),淬火劑溶解度反而會(huì)下降,溶液就從透明變?yōu)榛鞚?,到達(dá)74℃時(shí)聚合物的線型大分子就會(huì)從水中析出,并與水完全分離。(這叫做逆溶性,74℃就是逆熔點(diǎn))。
通過調(diào)整其水溶液的濃度,可在很大范圍內(nèi)調(diào)整其冷卻能力,可以得到介于水油之間,以及相當(dāng)于油或者更慢的冷卻速度,也可以和Quench PA配比使用來調(diào)節(jié)冷卻曲線。
淬火劑需要少量的添加處理,因?yàn)樗鼈兒推胀ǖ木垡蚁┐己腿芙庥拖啾?,不易變質(zhì)和被氧化。主要的添加工作就是補(bǔ)充蒸發(fā)損失掉的水。
淬火劑和普通的油性淬火油(劑)相比,能除去煙塵、煤灰和殘雜物。使設(shè)備維護(hù)和工廠清潔工作變得輕松簡單。
淬火劑在0℃(32℉)以下會(huì)凍住,使用前需要在室溫下解凍并混合,型材散熱器產(chǎn)品功能不會(huì)受到影響。水性淬火劑對黑色金屬及有色金屬均無腐蝕,淬火工件光亮且有短期防銹作用。
推薦溶液溫度 20~50℃,應(yīng)不高于60℃。
淬火劑中的有機(jī)聚合物完全溶于水,形成清亮、均質(zhì)的溶液。但當(dāng)溫度超過 74℃(165℉)時(shí),聚合物便會(huì)從水中析出分離,形成一層不溶解的相。該產(chǎn)品克服了水冷卻速度快,易使工件開裂;油品冷卻速度慢,淬火效果差且易燃等缺點(diǎn)。
當(dāng)用淬火劑的稀釋溶液冷卻熱的金屬時(shí),液體有機(jī)聚合物會(huì)在金屬表面沉積,形成一層薄膜??梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)薄膜的厚度部分地控制金屬的冷卻程度。薄膜的厚度則是通過調(diào)節(jié)淬火浴中淬火劑的濃度來完成。也可通過調(diào)節(jié)淬火液的溫度或攪拌程度來控制冷卻。淬火劑跟其他的水溶性聚合物淬火液(劑)的主要區(qū)別在于:控制熱轉(zhuǎn)換的多聚物成分不同。
中碳鋼制品,例如作為拖拉機(jī)的傳動(dòng)齒輪和車軸等的淬火劑,可使用聚乙烯醇水溶液。假如中碳鋼用水淬火, 鋼的冷卻速度快, 可得到高強(qiáng)度,但易出現(xiàn)裂紋,制品耐用年限短。另一方面用油淬火,雖然不會(huì)發(fā)生裂紋,但冷卻速度慢,得不到足夠的硬度。把這種淬火劑改為聚乙烯醇水溶液,可消除水淬火的缺點(diǎn)。高聚合度的部分醇解聚乙烯醇PVA-224,適合此種用途。
使用方法,用聚乙烯醇0、05~0、3%的水溶液,以噴霧法或浸漬法進(jìn)行淬火。此時(shí),聚乙烯醇的濃度若低,就會(huì)出現(xiàn)一種類似水淬火的情況、聚乙烯醇濃度若高,就會(huì)出現(xiàn)一種類似油淬火的情況,因此必須找出有效的濃度。
使用聚乙烯醇水溶液的優(yōu)點(diǎn)如下:
1、通過對聚乙烯醇濃度的調(diào)節(jié),便可得到一種水淬火和油淬火的中間性質(zhì)的鋼,而且可以任意改變其性質(zhì)。
2、鋼不出現(xiàn)裂痕。
3、通過進(jìn)行噴丸硬化,可延長制品的耐用年限。
另外,根據(jù)不同使用條件,會(huì)出現(xiàn)聚乙烯醇水溶液發(fā)泡的情況,因此好使用消泡劑。