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水基聚合物淬火介质现状及发展 北京科技大学材料科学与工程学院,北京 100083 辽宁海明化学品有限公司,辽宁 丹东118011 主要内容 1. 热处理介质的发展历程回顾 热处理工序两个重要的组成环节： 1. 热处理介质的发展历程回顾 对具有物态变化的淬火介质,冷却时都有3个阶段(见图1.1): 蒸汽膜：工件温度高于介质的沸点，周围介质大量热量汽化形成蒸汽膜，使工件与周围介质隔开，热量逸出仅靠工件表面通过蒸汽膜向周围淬火介质辐射和对流传热； 沸腾：稳定的蒸气膜遭到破坏，冷却介质直接与热金属表面接触产生沸腾； 对流：沸腾停止，工件的冷却明显转慢。热量从金属上移走的速率减慢，工件的冷却主要靠淬火介质的传导与对流。 1. 热处理介质的发展历程回顾 水是最古老的淬水介质，成本低廉，安全清洁，冷却速度快。但自来水作为淬火介质存在着在低温区（马氏体点）时冷却速度过大，从而引起了变形和开裂，硬度不均且畸变大等现象，而且还带来腐蚀和生锈等问题。 1. 热处理介质的发展历程回顾 1.2 淬火油的发展 1. 热处理介质的发展历程回顾 淬火油的局限性 1. 热处理介质的发展历程回顾 1.3 水基聚合物淬火的出现 1. 热处理介质的发展历程回顾 2. 水基聚合物淬火介质现状 2.1 介质的特点与优点 2. 水基聚合物淬火介质现状 2. 水基聚合物淬火介质现状 据估计目前约有20% 左右的淬火介质是聚合物淬火剂。生产中应用的聚合物淬火介质一般有PVP (聚乙烯吡咯烷酮)、 PVA (聚乙烯醇)、 PAM (聚酰胺聚烯烃乙二醇)、 PAG (聚烷撑二醇)、 PEG (聚乙二醇)、 PEOx (聚乙烯恶唑啉)、PAS (聚丙烯酸盐)、PMI (聚异丁烯马来酸盐)等。目前以PAG淬火介质用量最大，应用最广泛。 2. 水基聚合物淬火介质现状 PAG是目前应用最广的聚合物淬火剂，冷却速度可通过调整溶液浓度、淬火温度及搅拌来实现，它能满足不同淬火强度要求。PAG淬火剂对机械降解是相对稳定的，氧化降解性和老化速率相对较低、水解稳定性好，浓度的少许波动对冷却性能影响较小，表现出良好的工艺适应性，因此受到了业界的好评。 2. 水基聚合物淬火介质现状 3.存在的问题与挑战 聚合物淬火介质的应用前景广阔：与水、油淬火相比，聚合物淬火液可减少淬火工件畸变、开裂造成的废品，可防止环境污染和火灾，减少油淬火所必需的清洗工序，带来的效益非常显著。 3.存在的问题与挑战 有机聚合物在国外已有40多年的发展历史。美国、日本和德国等国家都进行了大量的研究，相关专利也不断涌出，产品在实际生产中也得到了广泛的应用。 3.存在的问题与挑战 3.存在的问题与挑战 3.3 应用技术 3.存在的问题与挑战 4.新形势下淬火介质技术创新 4.新形势下淬火介质技术创新 4.新形势下淬火介质技术创新 4.新形势下淬火介质技术创新 4.新形势下淬火介质技术创新 4. 新形势下淬火介质技术创新 对已经研制成功并投产的有机聚合物淬火剂，要增加品种、提高质量、降低成本、稳定货源、保证供应，搞好售前咨询和售后技术服务，争创名牌产品，以满足大批量、低成本淬火工艺的要求。大力推广应用新型淬火介质，加强生产现场的使用管理与维护，保证其高效、环保、安全及清洁的生产和应用，最终实现“以水代油”，“节能减排”。 * * 孙建林 姜聚满 熊孝经 The Current Situation and Development of Water-based Polymer Quenchant 1. 热处理介质的发展历程回顾 2. 水基聚合物淬火介质生产技术现状 3. 存在的问题与挑战 4. 新形势下淬火介质技术创新 加热 冷却 热处理的冷却包括：冷却速度缓慢的退火，以空冷为主的正火，通过快冷来获得马氏体组织的淬火等。其中，淬火冷却要求高、技术难度大，一直是热处理生产关注的重点。淬火冷却技术首先是选择适合的淬火介质。因此，研究开发不同特性的淬火介质产品、根据情况选择合适淬火介质的品种和配比，研究开发能适应不同要求的多种淬火介质，是冷却技术也可以说热处理的首要内容。 图1.1 　介质冷却过程3 个阶段示意图 1.1 水及无机水溶液 后来人们通过往水中加入各种无机盐、碱或其混合物，形成各种不同的无机物水溶液。虽然无机水溶液提高工件在高温区的冷却速度，改善冷却均匀性，使钢件淬火后获得较高的硬度，减少淬火开裂和变形，但盐水淬火易生锈，同时碱类溶液淬火不易控制，容易灼伤操作者，硝盐类不锈，但易产生有害气体，损害现场生产工人的健康。 图1.2 水淬的变形和开裂 随着各种复杂工件以及不同材质淬火工件的不断出现，原始的