304不锈钢，多种直径
水溶性淬火冷却介质不同温度的冷却特性对紧固件淬火有影响吗？
发布时间：2020-11-25
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水溶性淬火冷却介质属于聚氧化烷撑的PAG型介质，在使用时根据需要加水稀释成不同浓度的溶液，配成适量的防腐和防锈剂，可以获得水--油之间或比油更慢的冷却能力。
众所周知，浓度．温度和搅拌对水溶性淬火冷却介质PAG淬火剂的冷却能力影响很大。对紧固件产品浓度控制范围2.5％～5％，液温对冷却特性很敏感，温度越高在300℃左右的冷却速度不会降低，反而提高，这是造成淬火开裂的原因之一，控制在30～40℃，搅拌和流动，既能提高冷却速度，又能均匀液温。
钢从奥氏体状态冷至Ms点以下所用的冷却介质叫做淬火冷却介质。淬火冷却介质冷却能力越大，钢的冷却速度越快，越容易超过钢的临界冷却速度，则紧固件越容易淬透，这是螺栓、螺母需要的特性，淬透层的深度越深，越能达到约90%马氏体组织。但是，冷却速度过大将产生巨大的淬火应力，易使螺栓、螺母产生变形或开裂。因此，理想的淬火冷却介质的冷却能力应在650℃以上缓慢冷却，以尽量降低淬火热应力。650～400℃之间应当快速冷却，以通过过冷奥氏体最不稳定的区域，避免发生珠光体型或贝氏体型组织转变。在350℃以下Ms点附近的温度区域，应当缓慢冷却以尽量减小马氏体转变时产生的组织应力。
水的冷却能力很大，但冷却特性不好；油的冷却特性较好，但冷却能力又不够。目前，常用水或水溶液作为淬火冷却介质，冷却特性稳定、价格适中。
试验结果表明，水温越高，其特性温度越低，最大冷却速度越小，冷却时间越长。因为，螺栓、螺母表面和淬火介质的温度差越大，表面换热系数越大，冷却速度越快。而对于水，当其温度较高时，螺栓、螺母表面较快生成蒸气膜层，且蒸气膜的厚度增大，使螺栓、螺母向淬火液的传热速率降低，从而延长了蒸气膜阶段，降低了淬火液的冷却速度。
水温低于40℃时，对冷却曲线的影响不十分明显；当水温达到50℃时，冷却性能明显下降。这是由于当水温高时，淬火介质与试样表面存在温度差减小，水吸收的热量减少，试样冷却速度下降。同时，水温较高时，螺栓、螺母表面较快较早形成隔热的蒸气膜，使蒸气膜阶段延长，冷却特性温度下降。当蒸气膜终于破裂而进入沸腾阶段时，温度高的淬火介质与试样的温度差相对较小，冷却速度变慢。
生产过程中，我们经常可以看到，45#钢8.8级M20～M27螺栓淬火的心部硬度为30～35HRC，而表面约为50～57HRC；表明螺栓水淬后的心部组织依然是铁素体+珠光体，而表面则有大量针状马氏体+先共析铁素体，所以45#钢在水中淬火后表面硬度远高于心部。
实际生产中，对于SWRCH35K、45#钢8.8级M10～M24的螺栓，有时会采取提高水温来防止其淬火开裂或减小变形。对于此类情况，应考虑到水温对其冷却特性和螺栓、螺母淬火效果的影响。建议采用2.5%～4.5%PAG水溶液是最理想的淬火冷却介质，性价比较高。
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