新型有機淬火介質(zhì)的制備及冷卻特性研究.pdf

1、鋼的淬火是熱處理工藝非常重要的一道工序。對工件進行淬火處理，可以提高工件的各項性能，如強度、硬度、抗疲勞性能等。工件的淬火品質(zhì)一般通過淬透性和淬硬性來評判。提高工件的淬火質(zhì)量一般有兩種方法，一是提高工件材料的合金元素含量，使 C曲線右移；二是提高工件的淬火冷卻過程中工件的冷卻速度。對于既定的淬火工件而言，提高冷卻速度可以通過更換性能更優(yōu)的淬火介質(zhì)來實現(xiàn)，并且這是一種簡便可行、成本低廉的方法。
　　本文針對丙三醇溶液作為一種潛在性能

2、優(yōu)良的淬火介質(zhì)對其淬火冷卻特性進行了研究。通過控制丙三醇溶液的濃度測定其冷卻特性，根據(jù)不同濃度梯度的丙三醇溶液所表現(xiàn)出的冷卻性能，確定最佳濃度為5％濃度丙三醇溶液作為淬火介質(zhì)的基礎(chǔ)液。在5%濃度丙三醇基礎(chǔ)液上進行淬火介質(zhì)成分設(shè)計。本文選擇的淬火介質(zhì)添加劑有：防銹劑、聚合物添加劑、消泡劑和防腐劑。通過失重法、腐蝕形貌和冷卻特性曲線進行篩選防銹劑，最終本文選擇0.1%的硼砂和0.3%的磷酸鈉作為復(fù)合防銹劑添加到基礎(chǔ)液中；通過測定添加聚合物后

3、的基礎(chǔ)液的低溫階段的冷卻特性選擇0.1%的聚乙烯吡咯烷酮；通過消泡性實驗選擇0.1%的聚乙二醇作為消泡劑；通過淬火介質(zhì)腐敗實驗選擇添加0.1%的山梨酸鉀作為防腐劑。最終，本文確定的丙三醇淬火介質(zhì)的成分為5%丙三醇基礎(chǔ)液、0.1%硼砂和0.3%磷酸鈉、0.1%聚乙烯吡咯烷酮、0.1%聚乙二醇以及0.1%山梨酸鉀。
　　對本文所研制的新型丙三醇淬火介質(zhì)進行物理化學(xué)特性測定、淬火冷卻性能以及工藝性能研究，并通過將丙三醇淬火介質(zhì)與傳統(tǒng)的水

4、、淬火油以及 PAG型淬火介質(zhì)進行對比評估丙三醇淬火介質(zhì)的冷卻性能。實驗結(jié)果表明濃度和溫度的變化對丙三醇淬火介質(zhì)的冷卻特性有顯著的影響。隨著濃度的增加，丙三醇淬火介質(zhì)的冷卻性能下降；隨著溫度的增加，丙三醇淬火介質(zhì)的性能也在下降。相比于水和 PAG淬火介質(zhì)，丙三醇溶液結(jié)合了二者的優(yōu)點。在高溫區(qū)，丙三醇溶液擁有更大的最大冷卻速度；在低溫區(qū)，丙三醇有更小的低溫冷卻速度。在淬火工藝性能實驗中，經(jīng)過丙三醇淬火介質(zhì)淬火后的45鋼工件擁有比 PAG更

5、好的淬硬性和淬透性，且工件的金相組織更為致密。
　　本文通過數(shù)學(xué)模型以及熱力學(xué)模型對丙三醇淬火介質(zhì)、PAG淬火介質(zhì)以及水這三種淬火介質(zhì)的傳熱系數(shù)以及淬火烈度的分析。丙三醇淬火介質(zhì)在高溫區(qū)的傳熱系數(shù)比 PAG的更大；在低溫區(qū)的傳熱系數(shù)比 PAG的更低。并且通過計算 Grossman H值來評估淬火介質(zhì)的冷卻能力大小，結(jié)果表明相比于 PAG淬火介質(zhì)，丙三醇淬火介質(zhì)擁有更佳的淬火冷卻能力。通過研究分析市場上常用的、性能較好的幾種淬火介質(zhì)