YS-ＰＡＧ水溶性聚合物淬火介质

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山 东 优 加 特 润 滑 油 有 限 公 司 技 术 部

１．前言

    YS-PAG水溶性聚合物淬火介质属高分子液体聚亚氧烷基乙二醇（聚乙二醇PAG）多羟基化合物，原料全部为BASF公司在美国生产，具有优异的成膜性能和化学稳定性，无腐蚀和不起泡，在通常的使用或储存条件下，不受水解、细菌、氧化或加热的影响。

YS-PAG易溶于水，冷却性能随使用浓度的变化而改变，适用于合金钢工件感应加热喷射淬火、碳钢和低合金钢工件整体淬火以及铝合金固溶处理。

２．产品性能

2．1．产品组成

　　YS-PAG水溶性聚合物淬火介质，是以环氧乙烷（ＥＯ）和环氧丙烷（ＰＯ）为单体原料，经双金属聚醚（ＭＭＣ）催化共聚精制而成，属阴离子线性结构的聚二醇类聚合物淬火介质。

2．2．物理性能

YS-PAG水溶性聚合物淬火介质产品规格及典型物理性能如下：

表1  YS-PAG水溶性聚合物淬火介质物理性能（实测值）

*表示溶液的折光特性，相乘系数2.5指每增加2.5%的浓度使伯利糖度数增加1.0

2．3．冷却性能

YS-PAG不同浓度的淬火介质冷却曲线和特性曲线。

图1 YS-PAG冷却曲线和特性曲线

表2  YS-PAG冷却性能指标

2．4．使用性能和局限

本产品可用于碳素钢、低中合金结构钢、渗碳钢、弹簧钢、轴承钢制工件的整体热处理淬火和感应加热表面热处理淬火。

本产品可用于铝合金固溶处理淬火。

本产品不适用于有二次硬化特性钢件（如高速钢和冷热模具钢）的淬火。

由于溶入盐会影响淬火介质的冷却性能和性能控制，除特殊条件外，本产品不适用于经过盐浴炉加热后工件的淬火。

用于成批工件的淬火，同批淬火工件之间应保持足够的距离，或以分散撒入方式进入淬火介质中，避免因工件相互堆垛产生局部软块。

3．使用方法

3．1．使用参考浓度

3．1．1．感应加热表面热处理淬火使用浓度的确定

PAG对红热工件表面极好的润湿性使其成为当今最广泛采用的感应加热淬火介质。大量试验和生产经验证明，YS-PAG淬火介质用于工件感应加热后的喷淋淬火可以避免淬火裂纹出现并获得更高更均匀的表面硬度和更深的硬化层深度。各类齿轮、曲轴、凸轮轴、轧辊，丝杠等的感应加热淬火，都可以使用YS-PAG淬火介质。

试验研究和生产经验表明，热处理工艺参数的波动，如工件加热温度、淬火介质使用浓度和淬火介质喷淋烈度等参数变化对工件的淬火硬度和硬化层深度有一定影响。

各类钢件的感应加热淬火，可视其钢种和要求在以下范围确定合适的使用浓度：

感应加热喷淋淬火     YS-PAG    3 ～ 8%

感应加热后浸淬       YS-PAG    6 ～ 10%

碳含量低、淬透性不高的钢件宜选浓度范围的下限，而碳含量偏高或淬透性较高的钢件宜选用浓度范围的上限。

3．1．2．整体热处理淬火使用浓度的确定

合金钢工件应优先考虑采用淬火油淬火，可避免工件淬火开裂，减小工件淬火变形；如需提高淬火工件表面硬度，增加淬硬层深度，优化环境，可考虑采用聚合物淬火介质代替淬火油。

各类钢件的整体加热淬火，可视其钢种和要求在以下范围确定合适的使用浓度：

危险尺寸碳钢工件淬火        YS-PAG     5 ～ 10%

大中尺寸低合金钢工件淬火    YS-PAG     10 ～ 15%

淬透性不高的钢件宜选浓度范围的下限，淬透性较高的钢件宜选用浓度范围的上限。

3．1．3．铝合金固溶处理的使用浓度确定

时效硬化铝合金经过固溶加热后需要足够快的淬火冷却才能保证晶界上不发生沉淀析出。高强度铝合金，固溶加热后的冷却速度越快，时效后的机械性能就越好。但是，过快的淬火冷却速度可能在工件不同部位间引起大的内应力而造成不规则的变形翘曲。因此，理想的淬火介质不仅应当有适当快的冷却速度，还要能很好的润湿铝合金工件的整个表面，以便实现不同部位的均匀冷却，减小变形翘曲。生产应用表明，若用自来水淬火的变形量为100%，采用5~10%浓度YS-PAG水溶液淬火的变形量可以减少到其15%以内。

3．2．淬火介质的配制

新配淬火介质前，应将淬火槽和循环冷却系统充分清洗干净。如果原系统用过油，必须用工业清洗剂清洗。

配制淬火介质的水可直接采用普通自来水，YS-PAG和水比重相近，配制时采用体积计量或重量计量结果无差别。

从热处理操作上看，YS-PAG淬火介质的使用方法和水淬火基本相同，只是钢件的淬火加热温度可以比油淬时低些，但可以比自来水淬火时稍高些。

使用YS-PAG淬火介质要注意测量并控制好它的使用浓度。

3．3．浓度测量、液温控制和淬火液的搅动

生产现场采用手持式折光仪测试YS-PAG淬火介质使用浓度。折光仪读数乘上2.5，即是YS-PAG淬火介质的重量百分比浓度。如折光仪的读数为4.0，该淬火介质的使用浓度就是2.5×4.0＝10.0%。以此类推。

使用时间较长、污染较严重的淬火介质请采用冷却曲线修正折光系数（可由我所免费测试）。

液温变化对淬火介质冷却特性有较大的影响。水温升高，工件与水的温差就减小；温差小，淬火工件周围的水容易达到沸腾温度，蒸汽膜阶段就长；蒸汽膜阶段增长，进入沸腾阶段的温度就低，沸腾阶段的冷却速度降低。

YS-PAG淬火介质的允许使用温度为常温，最高不超过50℃。为了获得更加均匀的淬火冷却效果，生产中宜将液温控制在较窄的范围，

工件在淬火液中搅动或是淬火液循环流动都可以增加淬火液之间的流速，从而增大工件的淬火冷却速度。为使工件表面形成的聚合物包膜基本不被冲刷掉，搅动和循环产生的相对流速不宜过大，通常不超过0.6m/s。

3．4．介质的防锈性能

YS-PAG不含防锈剂，调配淬火介质时添加0.2-0.5%亚硝酸钠(在食品级安全范围内)，可有效防止淬火槽和淬火工件的锈蚀。

添加低浓度亚硝酸钠对YS-PAG运动粘度和冷却性能影响不大。

图2  添加NaNO2对YS-PAG运动粘度的影响       

  图3  添加NaNO2对YS-PAG冷却性能的影响

4． 维护管理方法

所有淬火介质在使用中都会受到污染。污染有的来自外部，属于外部污染；也有的来自淬火介质自身的变化产物，属于自身污染。淬火介质受到的外来污染主要有工件带入的氧化皮、灰尘、油类等。氧化皮及其他不溶于水且比重大于水的污染物通常沉降到淬火槽底部，其存在一般不影响淬火介质的浓度测量，也不影响其冷却特性，量多时只要定期过滤清除，就能保证正常生产。

YS-PAG的采用高温高压合成，其相对分子质量高达27000，是目前双金属聚醚催化共聚工艺所能达到的最高分子量，其热稳定性高，在使用中不易裂解。请定期测试冷却曲线，确定淬火介质的修正系数。