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  • 名称: NQ系列水溶性淬火介质
  • 系列: NQ
  • 概述

      为适应我国热处理发展需要,以低廉的聚合物淬火价质替代淬火油和水用于工件大批量淬火,并希望工件淬火后获得足够高且均匀的表面硬度、足够深的淬硬深度,减小淬火变形并避免淬火裂纹的出现,本公司开发了NQ系列水溶性淬火介质并已在手工工具、汽车工件等大批量淬火方面获得广泛的应用。该系列产品经江苏省科委和南京市科委鉴定,整体上已达到国内先进水平,被列为高新技术产品并获得科技进步奖。
      NQ系列水溶性淬火介质有四种型号,其中NQ-A、NQ-B、NQ-C是通过多种高分子聚合物和添加剂混聚而成;NQ-D则是以PAG类高分子聚合物为主要成分的水溶性淬火介质,都具有冷却速度可调、淬火效果好、适用范围广、不着火、抗老化性能强、防锈性能好、价格低廉、符合环保要求等特点。NQ系列水溶性淬火介质在任何温度下均与水无限互溶,NQ-A、B、C型无逆溶性,NQ-D型具有逆溶性。通过对NQ淬火液浓度的调整(生产中一般使用5%—15%的浓度),可获得不用冷却能力的淬火介质,以满足工件的淬火要求。

     

    主要品种

      为适应不同材料和淬火质量要求的工件淬火,聚合物 NQ 系列淬火介质有以下四种产品:
      QN — A 型(通用型):取代双液、三硝液、氯化钙饱和液等,用于水淬开裂油淬硬度不够的场合,例如:中碳钢、高碳钢零件的淬火,也可以取代油用于合金钢零件淬火。
      NQ — B 型(慢速型):取代油,用于中高合金钢零件及模具淬火。
      NQ — C 型(快速型):取代盐水、碱浴等用于黑皮锻件调质淬火。
      NQ - D 型( PAG 类):取代价格高昂的进口同类产品,主要用于各类碳素钢、合金钢、滲碳钢、弹簧钢、轴承钢制工件及不锈钢、铝合金工件的淬火。
      通常, NQ—A 及 NQ—D 就可以满足多种材质及形状的零件的淬火要求,只是在某些情况下才考虑选用 NQ—B 和 NQ—C 。

    性能及用途

      NQ系列水溶性淬火介质的性能及用途
      1.NQ系列淬火介质有哪些产品?
      为适应不同材料和淬火质量要求的工件淬火,聚合物NQ系列淬火介质有以下四种产品:
      NQ—A型(通用型):取代双液、三硝液、氯化钙饱和液等,用于水淬开裂油淬硬度不够的场合,例如:中碳钢、高碳钢零件的淬火,也可以取代油用于合金钢零件淬火。
      NQ—B型(慢速型):取代油,用于中高合金钢零件及模具淬火。
      NQ—C型(快速型):取代盐水、碱浴等用于黑皮锻件调质淬火。
      NQ-D型(PAG类):取代价格高昂的进口同类产品,主要用于各类碳素钢、合金钢、滲碳钢、弹簧钢、轴承钢制工件及不锈钢、铝合金工件的淬火。
      通常,NQ—A及NQ—D就可以满足多种材质及形状的零件的淬火要求,只是在某些情况下才考虑选用NQ—B和NQ—C。

      2.使用NQ系列水溶性淬火介质可以解决什么问题?
      聚合物NQ系列淬火介质在正常使用条件下,可解决如下淬火中常见的问题:
      ·取代冷却能力从盐水至油之间任何淬火剂
      盐水淬火剂对淬火设备有严重的腐蚀,淬火油难使工件硬度和淬透性满足要求,在冷却能力从盐水至油之间的淬火剂遇到困难而不能解决时,采用适当型号和浓度的NQ淬火介质可取代传统的淬火介质。
      ·减少淬火变形避免淬火开裂
      根据淬火工件的材质和形状,选择适当浓度的NQ淬火介质,可以确保在工件表面淬硬条件下,获得最小的淬火变形并避免淬火开裂。
      ·简化操作工序
      NQ淬火介质是水溶性液体,不含油和易腐蚀物,采用NQ淬火介质可免除复杂的除油清洗工序。使用低浓度NQ淬火介质可免除清洗工序,对部分工件可不回火。
      ·改善工作环境
      NQ淬火介质是无毒、无污染介质,采用NQ水溶液淬火,可免除油烟和盐蒸气对环境的污染,以及碱浴对人体皮肤的刺激烧伤。
      ·降低淬火成本
      在确保淬火工件获得最佳淬火质量的前提下,NQ水溶液的使用成本较低,以常用浓度计算,其价格只有普通淬火油的1/3—1/4。

      3.NQ系列水溶性淬火介质的理化特性
    NQ系列水溶性淬火介质是一种非油溶性粘稠液体,与水无限互溶。通过对其使用浓度的调整,可获得冷却能力介于盐水与油的淬火介质。淬火时无油烟污染,工件淬火后无需清洗。本产品对于使用过程中的淬火槽循环冷却系统以及淬火工件均有一定的防锈性。四种产品的水溶液也有较好的杀菌能力,长期正常使用不发臭。
      NQ系列水溶性淬火介质的理化指标如表1所示

     

     
    NQ-A
    NQ-B
    NQ-C
    NQ-D
    外观
    棕色
    浅黄色
    运动粘度(40℃),cst,<
    380
    450
    350
    380
    30℃相乘系数
    4
    4
    4
    2.5
    密度,g/cm3
    1.11±0.02
    1.09±0.02
    1.15±0.02
    1.09±0.02
    凝点,℃ <
    -15
    -10
    PH值
    9-11
    9-11
    防锈性能
    良好
    浊点,℃
    70
    表1


      4.NQ系列水溶性淬火介质的冷却特性
      (1)NQ系列水溶性淬火介质的冷却机理
      NQ-A、NQ-B、NQ-C是通过多种高分子聚合物和添加剂混聚而成的粘稠水溶液,无逆溶性。当赤热的工件淬入由淬水介质配制而成的淬火液时,界面处的水迅速汽化,形成一层蒸气膜包在工件外表,因NQ-A、NQ-B、NQ-C主要成份是高分子聚合物,不易汽化,所以逐渐在工件表面形成一层极薄的胶质薄膜,减缓工件热量向溶液中传导,使工件避免过大的热应力,减少了工件变形,当蒸汽膜从工件吸收的热量小于溶液从胶质薄膜吸收的热量,薄膜变的不稳定直至破裂,工件表面直接与溶液接触,冷却速度迅速提高,且由于添加剂作用使薄膜破裂正好发生在过冷奥氏体不稳定区域(600—400℃),从而避免非马氏体相变产生,确保工件表面硬度和淬透深度。当工件温度降至马氏体转变区域时(400℃以下),由于淬火介质的特殊作用,使得此间冷却平缓,减少了工件组织转变应力,有效地防止工件淬火开裂。
      NQ-D则是以PAG类高分子聚合物为主要成分的水溶性淬火介质,具有逆溶性。淬火过程中,工件周围液温升高,PAG聚合物从溶液中脱溶出来,并靠其湿润性以含水的包膜形式粘附在工件表面上,聚合物膜减缓了工件向周围水溶液的散热速度,从而降低了工件的淬火冷却速度。聚合物膜越厚,冷却速度就越慢。
      对于不同材质和形状的工件,可通过调整介质浓度,即通过控制胶质薄膜或PAG聚合物膜厚度和蒸汽膜破裂温度来获得工件淬火所需的机械性能,减少淬火变形并避免淬火开裂。
      (2)NQ系列水溶性淬火介质的冷却特性曲线
      用符合国际标准(ISO/DIS9950)的冷却特性测试仪测得液温为40℃,未搅动条件下不同浓度的NQ—A、NQ—B和NQ—C、NQ-D水溶性淬火介质的冷却特性曲线(温度/速度)如图(a)、(b)、(c)、(d)所示。

      5.NQ系列水溶性淬火介质的用途
      NQ系列淬火介质系列目前有NQ—A、NQ—B、NQ—C、NQ—D四类产品,通过配制不同浓度的淬火剂,可满足下列淬火要求:
      ·取代双液淬火
      对于水淬变形大易开裂,油淬又不易淬硬的工件,如采用水淬油冷,可满足性能要求,但淬火操作工艺复杂,工件淬火质量不稳定,且不能满足连续生产的要求。采用NQ系列淬火介质可简化淬火操作工艺,获得满意的淬火质量。

     

    NQ-A型
    NQ-B型
    NQ-C型
    NQ-D型

      ·取代盐水淬火
      饱和氯化钙、三硝和氯化钠等盐水淬火,盐蒸气等对设备腐蚀严重,且液温升高对介质冷却能力影响大。采用NQ系列淬火介质可避免对设备腐蚀并确保淬透深度。
      ·取代油淬火
      淬火油的冷却能力低,对环境污染严重,工件淬火后需清洗,且有火灾危险。采用NQ系列淬火介质可在保证淬火工艺性能的前提下,提高机械性能,简化清洗工序。
      ·用于表面淬火
      感应加热与火焰加热表面淬火一般采用水和聚乙烯醇,零件淬火后硬度均匀性差并常有微裂纹出现,采用聚合物NQ淬火介质可在保证零件淬火后表面硬度前提下,避免微裂纹产生。对某些零件可省去淬火后的回火工序。
      ·用于铝合金固溶加热淬火
      由于NQ系列淬火介质液温的变化对于冷却速度的影响很小,因此选用适当浓度的介质用于铝合金固溶加热淬火,可以大幅度减小变形量,且变形形状为简单一致弯曲,容易矫直。

      6.NQ系列水溶性淬火介质适用材料
      NQ系列水溶性淬火介质适用于碳素钢、合金结构钢、渗碳钢、轴承钢、弹簧钢和模具钢制工件的淬火,也适于做各类感应加热喷淬和铝合金固溶加热淬火。
      选用不同型号和浓度的NQ系列水溶性淬火液可以满足不同材料的淬火要求,表2列举部分钢种,以便参考:

    1.如何确定使用何种浓度
      (1)参照表2,本表只列出了部分常用钢种的钢件,整体浸淬包括渗碳和碳氮
      部分钢种适用浓度表(参考)

    钢 号
    推荐型号及浓度
    30-65、30Mn、30Cr、T7-T12、40Mn、40Cr、GCr9、30CrMnTi、35CrMo、42CrMo、GCr6、40CrV
    NQ-A 5-10%
    NQ-D 5-10%
    NQ-C 5-8%(部分)
    15、20、20Cr、20CrV、20CrNi渗碳淬火
    NQ-A 5-8%
    NQ-C 5-8%
    NQ-D 3-8%
    60-80、40Mn2、GCr15、65Mn、40Cr、60Si2Mn、40Mn2V、GCr9SiMn、42SiMn、50Cr、40MnB、球墨铸铁、30CrMnSi
    NQ-A 8-12%
    NQ-D 8-12%
    20CrMo、20CrMnMo、20Mn2、20CrMnTi、20CrNi渗碳淬火
    NQ-A 8-12%
    NQ-D 8-12%
    GCr15SiMn、50CrVA、50Mn2、50CrMn、50CrMnVA、40CrMnB、38CrMoAl、55SiMnVBi、Cr12、9Mn2V、CrWMn、9SiCr、5CrMnMo、5CrNiMo、Cr12MoV、60Si2Mn、40CrNiMo
    NQ-A 12-15%
    NQ-D 12-15%
    NQ-B 10-15%
    表面喷淬及局部浸淬
    NQ-A 5-10%
    NQ-D 5-10%
    表2

      共渗后淬火的参考使用浓度,若没有列出的钢种,可参照本表中含碳量和淬透性相近的钢种来选取。
      (2)本表列出钢种所代表的工件是指厚度一般,形状不复杂的工件;若您的工件壁厚小,形状复杂则应适当的提高浓度;若工件壁厚较厚,形状简单,则亦可适当减小浓度。一般来说,浓度提高相应的变形量变小,浓度降低相应的硬度和淬硬深度提高。本公司将协助客户,找到适合贵单位淬火要求的浓度。

      2.NQ系列水溶性淬火液的配制
      在新配淬火液前,应将淬火槽清洗干净,如果冷却系统中用过油则应用工业清洗剂去除干净。
      生产中使用的淬火液是本公司生产的原液配以不同比例的水现场搅拌而成。在现场只需按照使用浓度(体积比浓度),加入水和浓缩液,适当搅拌而自然溶解制成。NQ系列水溶性淬火介质配制而成的淬火液对淬火槽等一切经过淬火液的器具和工件有防锈功能,生产前无需进行防锈处理。

      3.NQ系列水溶性淬火液的添加
      由于淬火液中有大量的水分,所以不可避免的有水分蒸发和其它消耗,定期加水是保持淬火液正常使用的一个重要环节。在气温高的季节和地区尤其注意。当新配淬火液时,在淬火槽中标好液面高度,当使用过程中,液面低于此高度3—5%时就添加水到该高度。若在加水的同时也需添加原液,则可先添加原液再加水。
      淬火液在使用过程中应保持其浓度在使用范围内,一般在初始浓度±1.5%之间。日常的消耗会使淬火液浓度变低,这时应添加原液,并搅拌均匀。经过大量试验表明,1吨NQ系列淬火介质可淬200-300吨工件(根据工件外形及表面积的不同这个比例也有所不同)。淬火液使用过程中的浓度控制下一章将详细介绍。

    日常维护及管理

     NQ系列水溶性淬火液的日常管理
      加强对淬火液的日常管理是稳定的生产和获得好的淬火效果的重要条件。日常管理的内容通常包括对溶液浓度、液温和相对流速的控制及对淬火液被污染的正确认识和解决方法。
      1.浓度的控制
      当红热的工件浸入淬火液后,工件周围的液体温度立刻升高,在工件周围形成蒸气膜,降低了冷却速度。当浓度增大时,膜的厚度增大,冷却速度就降低。同时在冷却曲线中也可看出,随着浓度的增大,无论是最大冷却速度还是300℃时的冷却速度都有所降低。对于相同的工件来说,当浓度变大,冷却速度降低,工件的变形就小;当浓度变小,冷却速度变快,工件的硬度就高。因此,控制好浓度对于获得稳定的淬火效果有着重要意义。如何控制好浓度,可从如下方法入手。
      (1)冷却特性测试 控制浓度的本质就是控制淬火液的冷却特性,因此定期测试淬火液的冷却特性是最好也是最准确的。对于没有条件的客户,本公司将定期免费提供测试。
      (2)工件重量控制 NQ系列水溶性淬火介质在使用过程中的浓度波动范围应控制在±1%-1.5%之内。经过大量试验表明,NQ系列淬火介质1吨可淬200-300吨左右工件(根据工件表面积大小确定),即1个10吨左右的淬火槽,使用浓度为10%,确定淬火比例为1:200,则连续淬火工件10×1%×200=20吨后应添加浓缩液10×1%=0.1吨。此法再结合定期或不定期为您测量真实的冷却特性,不断修正,可获得简单、稳定、长期的生产控制方法。
      (3)粘度测定:根据粘度换算成相应浓度。但粘度受温度及其他因素影响,且测定程序较复杂,因此不易进行现场测定。
      (4)折光仪读数:此法一般适合于新配时,根据折光仪读数推算出浓度,但使用一段时间后,由于淬火液受其他带入物污染以及氧化皮等,此法不能真实反映浓度。应再结合定期或不定期为您测量真实的冷却特性及粘度等不断修正。

      2.液温的控制
      液温是指淬火液淬火前的平均温度,液温的高低对淬火液的冷却特性有一定影响。液温高蒸汽膜时间长,冷却速度降低;液温低,蒸汽膜时间变短,冷却速度变快。由于NQ系列淬火介质有特殊的原料,因此配制而成的淬火液有较宽的温度使用范围。一般来说NQ-A、NQ-B、NQ-C淬火液的温度应不超过80℃,最佳液温应控制在20℃到60℃之间,NQ-D淬火液的温度应不超过60℃,最佳液温应控制在20℃到40℃之间。适当的搅拌和加紧冷却设备对于保持淬火液的稳定性

      3.相对流速的控制
      工件与淬火液之间的相对流速对淬火液的冷却特性也是有影响的。相对流速快使蒸汽膜阶段缩短,沸腾阶段的冷却速度加快,对流阶段的冷却速度也提高, 因此工件与淬火液的流动有助于提高淬火液的冷却特性,但相对流速也不宜过大,过快的相对流速会冲刷掉工件表面的聚合物包膜,因此,相对流速不超过0.6m/s。

      4.污染对淬火液的影响及解决方法
      淬火液在使用中被污染是在所难免的,究其污染原因有两种:一种是来自淬火液以外各种条件的污染,称为外因污染;另一种是淬火液在淬火过程中的产物,称为内因污染。
    外因污染主要有氧化皮、工件上的切削液、设备的润滑油和液压油等。氧化皮和不溶于水的物质,一般会沉到淬火槽的底部或浮在淬火液的上面,并不影响淬火液的性能,也不影响浓度的测量,只需定期清除即可。油类的污染则会浮在淬火液表面或乳化到水溶液中,这样对浓度的测量就有些影响,若乳化进去的油比较多时,也会在一定程度上增大一些低温时的冷速,且当天气潮湿闷热时或不经常搅动时,乳化进去的油会变质发臭,但对淬火液的冷却特性并无大的影响。因此,防止油进入淬火液和及时的清除是有必要的。
      内因污染主要有两种:介质成份在淬火中的产物和不均衡的带出。经大量试验和生产表明,介质成份在淬火过程中分解出的产物对淬火液的性能无影响,但会增大淬火液的折光率,使得用折光仪测浓度失真。因此,用此方法测浓度时 应结合冷却特性曲线不断修正。在使用过程中适当注意工件在淬火液中停留的时间并按要求添加浓缩液就可避免不均衡带来对淬火液性能的影响。

     

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