隨著設(shè)備的大型化和尖端化發(fā)展,對(duì)金屬材料的熱處理性能要求越來(lái)越高,采用傳統(tǒng)的熱處理冷卻工藝常常不能滿足設(shè)計(jì)要求。淬火介質(zhì)是影響淬火工藝及零件質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一,正確選擇和合理使用淬火介質(zhì),可以減小工件畸變,防止開裂,保證達(dá)到所要求的組織和性能。對(duì)耐磨板而言,一般選擇油淬火。油淬火雖然對(duì)減小工件變形或開裂很有利,但對(duì)淬透性較差或尺寸較大的工件淬不硬,且油易老化,對(duì)周圍環(huán)境的污染大,還有發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)。很多中高合金材料大型鍛件采用傳統(tǒng)熱處理工藝時(shí)力學(xué)性能達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的問(wèn)題,通過(guò)試驗(yàn)研究,選用PAG 類新型淬火介質(zhì)代替雙液淬火和普通油淬,結(jié)果淬透性得到改善,特別是沖擊軔性得到顯著提高,確保了這些材料在淬火后達(dá)到軍工產(chǎn)品的高技術(shù)設(shè)計(jì)要求; 同時(shí)減少了油的大量消耗,減少了二氧化硫與二氧化碳的排放,取得了明顯效果。
所謂PAG淬火劑,是由一種液態(tài)的有機(jī)聚合物(聚烷撐乙二醇)和腐蝕抑制劑組成的水溶性溶液。有機(jī)聚合物溶于水,形成清亮、均質(zhì)的溶液。當(dāng)溫度超過(guò) 74℃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,易使耐磨板開裂;油品冷卻速度慢,淬火效果差且易燃等缺點(diǎn),在改進(jìn)耐磨板熱處理技術(shù),保證和提高力學(xué)性能以及環(huán)保等方面顯示了巨大作用。
該公司選用JFE-C400耐磨板和DILLIDUR 400V耐磨板作為試驗(yàn)材料,用5% 和8%濃度PAG類淬火介質(zhì)進(jìn)行冷卻淬火,與使用普通淬火油進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,JFE-C400耐磨板、DILLIDUR 400V耐磨板材料采用5%或8%的PAG 類淬火介質(zhì)代替普通油進(jìn)行淬火處理后,各種性能均滿足設(shè)計(jì)要求,強(qiáng)度提高10%~15%,沖擊韌性提高了60%以上。DILLIDUR 400V耐磨板采用PAG 類淬火介質(zhì)的淬透性和淬硬性均高于普通油淬,淬硬性提高一倍。從金相組織來(lái)看,合金的組織更均勻,耐磨板在基體中的固溶度更高。
油在高溫區(qū)的冷速較低,所以有時(shí)候耐磨板硬度達(dá)不到要求,但油在300℃時(shí)的冷速較低,可避免工件開裂; 而水冷速很快,雖然淬火硬度和深度較好,但容易開裂。一般認(rèn)為理想的淬火介質(zhì)在650℃以上應(yīng)當(dāng)緩慢冷卻,以盡量降低淬火熱應(yīng)力; 650~400℃之間應(yīng)當(dāng)快速冷卻,以通過(guò)奧氏體不穩(wěn)定區(qū)域,避免發(fā)生珠光體或貝氏體轉(zhuǎn)變。PAG 類淬火介質(zhì)的冷卻速度可滿足這三個(gè)冷卻階段的不同要求,即在高溫和中溫段實(shí)現(xiàn)快冷而在低溫段實(shí)現(xiàn)慢冷,這樣就使耐磨板在保證高淬透性的情況下不會(huì)過(guò)度變形或是淬火開裂。這是因?yàn)樵诖慊疬^(guò)程中,工件周圍的液溫一旦升到溶液的濁點(diǎn)以上,PAG 聚合物就從溶液中脫溶出來(lái),以細(xì)小液珠形式懸浮在淬火液中,這種懸浮的PAG 液珠一接觸到紅熱耐磨板,就靠其很好的潤(rùn)濕性粘附到耐磨板表面上,用形成的包膜來(lái)調(diào)節(jié)水的冷卻速度,避免耐磨板淬火開裂。