淬火液 _生活百科

淬火液【淬火液】淬火液是由聚醚类高分子材料添加多种表面活性剂製成。
主要的淬火液是水和矿物油（机器油、锭子油等）。PAG精製高分子无机淬火液，无污染，可针对几乎任何钢材的淬火需要，获取理想的淬火性能，是现今热处理界常规淬火液的更新换代产品。
基本介绍中文名：淬火液
外文名：quench bath
水基淬火液：PAG淬火液
缺点：油品冷却速度慢淬火效果差且易燃
分类：水基型和油基型
套用：热处理
基本介绍淬火液是由聚醚类高分子材料添加多种表面活性剂製成，由于其对水有逆溶性的特点，克服了水冷却速度快，易使工件开裂；油品冷却速度慢，淬火效果差且易燃等缺点。在热处理得到广泛套用，使用PAG淬火剂能有效改善工作环境，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。PAG淬火液是一种高分子聚合物水溶性淬火液，选用国外优质原料精製而成，具有独特的逆溶性，（一般称之为浊点效应）安全，环保，使用寿命长，使用成本低，现在国际油价越来越高，国家对环境保护愈来愈严的大气候下，成为热处理行业的首选淬火介质。分类淬火液即液态淬火介质，是国内外广泛套用的冷却介质。按基本组成可分为水基型和油基型。油基淬火液最早採用的油是动植物油，其冷却能力较水弱，但仍具有足够的冷却能力，且油温度升高时对淬火能力影响不大，是较为理想的淬火介质。由于价格及原料来源的限制，工业上多採用矿物油，如0#柴油，10#、20# 、30#机械油等。矿物油随黏度、闪点不同其冷却能力不同，使用温度也不同。由于其冷却速度较缓慢，对截面较大的碳钢及低合金钢不易淬硬，而且材料表面易玷污，使用有一定的局限性。为改善油的冷却能力，可採用适当提高油温（通常在80℃以下的範围内调节）、强烈搅拌循环及加入添加剂等方法。在油中加入如磺酸钠、磺酸钡、磺酸钙、环烷酸钙等添加剂，在淬火冷却时，添加剂粘在工件表面成为形成蒸汽泡的质点，使稳定蒸汽膜不易形成，提高了高温区的冷却能力，这种油称为“快速淬火油” 。此外，在轻油及用溶剂精炼法提取的淬火油中加入热稳定剂、无灰分的表面活性剂，可以使工件淬火后表砥迅速被油膜包覆浸润而不致在表面沉积炭黑，从而使工件淬火后表面光亮洁净，这种油称为“光亮淬火油” 。另外，矿物油中加入表面活性剂可使金属淬火均匀，并有利于淬火后矿物油的清洗。例如，在淬火用矿物油中添加2%～5%非离子乳化剂如壬基酚聚氧乙烯（6）醚，金属製品淬火后用水沖洗即可除掉矿物油。水基淬火液水是最经济的淬火介质。其化学稳定性很高，热容量较大。但纯水在高温区的冷却能力并不强，而在300℃附近冷却能力却很大，因此，纯水的冷却特性恰恰与我们要求的理想淬火介质的特性相反，这正是纯水极少使用原因。常用的水基淬火液有盐水、硷水、饱和氯化钙、三硝水溶液（NaNO3、NaNO2、KNO3）、有机高分子水溶液等。20世纪50年代末期美国提出了无毒、无臭、不燃和冷却性能在水油之间、可调的聚乙烯醇（PVA）水溶液淬火介质，以后又发展为聚亚烷基乙二醇（PAG）、聚氧乙烯乙二醇（GLY）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）等有机高分子聚合物水基淬火液。70年代末期又研製出适用于贝氏体淬火的非马氏体淬火液——硷性聚丙烯酸酯（ACR）。其特点是黏度较高，适用于等温淬火、锻件热锻淬火、高速钢及马氏体不鏽钢的淬火。此外，还有聚丙烯醯胺（PAM）、甲基纤维素（CMC）及高相对分子质量聚皂水溶液等新的淬火液品种。高分子聚合物水溶液已成为淬火介质的主要发展方向。上述高分子聚合物都含有强极性基团，又有疏水部分，因此具有高分子表面活性剂的特性。它们在淬火液中主要作为基础增稠剂。由环氧乙烷、环氧丙烷开环聚合製得的聚醚具有逆溶性，这一性质使它在水基金属加工液（如切削液、磨製液、淬火液）中发挥优良的润滑作用。当聚醚溶液被带人切削区域，遇到热的金属表面时，液体温度很快升到高于聚醚的浊点。这时，聚醚即从水中析出，形成油一样的微小液滴，这些液滴在金属表面形成薄的润滑油膜，起到流体润滑作用。试验证明，当温度高于浊点时，5%的聚醚溶液与该聚醚的浓缩液具有相同的润滑性能。在常温下，聚醚易溶于水，其水溶液具有许多淬火液所要求的优良性能，故在淬火液中得到广泛套用。製备“传统聚醚”所用单体必须包括环氧乙烷，其质量分数在整个分子中的含量最好在70%～90%，至少占10% 。也可以只用环氧乙烷一种单体。其他单体是含C3～4的低级环氧化物，如环氧丙烷、四氢呋喃及环氧丁烷的2种异构体等。“传统聚醚”的相对分子质量多为2万左右，属于中高相对分子质量範畴。它的製备多採用“分步合成法”，即先按一般方法用环氧丙烷、环氧乙烷合成相对分子质量为几百至几千的聚醚，然后用这种聚合物作起始剂与单体继续聚合製得较高相对分子质量的聚醚。重複上述步骤几次就可以得到所需相对分子质量的产物。环氧乙烷与另一种单体的杂聚共聚物和嵌段共聚物都可以称作“传统聚醚” 。套用和维护选用矿物油型淬火油，主要用于钢铁材料。选用时考虑两个方面：一是要求淬硬后硬度值的高低，要求硬度越高，选用淬火油的冷速越快；二是工件材质及形状，含碳低的钢材难淬硬，应选用冷速快的淬火油，含碳量高的钢材易淬硬，淬火油的冷速可慢些。下表是一些选用例子。