淬火液的分类及优点可行性研究报告(可研报告模板)

　　 第一节 淬火液的定义   　　 淬火液是由聚醚类高分子材料添加多种表面活性剂制成，由于其对水有逆溶性的特点，克服了水冷却速度快，易使工件开裂；油品冷却速度慢，淬火效果差且易燃等缺点。在热处理得到广泛应用，使用PAG淬火剂能有效改善工作环境，提高零件的淬火质量，降低生产成本，是一种成熟的热处理淬火介质。（可行性 研究 报告）     　　 第二节 淬火液的分类   　　 油基淬火液   　　 最早采用的油是动植物油，其冷却能力较水弱，但仍具有足够的冷却能力，且油温度升高时对淬火能力影响不大，是较为理想的淬火介质。由于价格及原料来源的限制，工业上多采用矿物油，如0#柴油，10#、20# 、30#机械油等。矿物油随黏度、闪点不同其冷却能力不同，使用温度也不同。由于其冷却速度较缓慢，对截面较大的碳钢及低合金钢不易淬硬，而且材料表面易玷污，使用有一定的局限性。为改善油的冷却能力，可采用适当提高油温（通常在80℃以下的范围内调节）、强烈搅拌循环及加入添加剂等方法。在油中加入如磺酸钠、磺酸钡、磺酸钙、环烷酸钙等添加剂，在淬火冷却时，添加剂粘在工件表面成为形成蒸汽泡的质点，使稳定蒸汽膜不易形成，提高了高温区的冷却能力，这种油称为“快速淬火油”。此外，在轻油及用溶剂精炼法提取的淬火油中加入热稳定剂、无灰分的表面活性剂，可以使工件淬火后表砥迅速被油膜包覆浸润而不致在表面沉积炭黑，从而使工件淬火后表面光亮洁净，这种油称为“光亮淬火油”。另外，矿物油中加入表面活性剂可使金属淬火均匀，并有利于淬火后矿物油的清洗。例如，在淬火用矿物油中添加2%～5%非离子乳化剂如壬基酚聚氧乙烯（6）醚，金属制品淬火后用水冲洗即可除掉矿物油。    　　 水基淬火液   　　 水是最经济的淬火介质。其化学稳定性很高，热容量较大。但纯水在高温区的冷却能力并不强，而在300℃附近冷却能力却很大，因此，纯水的冷却特性恰恰与我们要求的理想淬火介质的特性相反，这正是纯水极少使用原因。常用的水基淬火液有盐水、碱水、饱和氯化钙、三硝水溶液（NaNO3、NaNO2、KNO3）、有机高分子水溶液等。   　　 20世纪50年代末期美国提出了无毒、无臭、不燃和冷却性能在水油之间、可调的聚乙烯醇（PVA）水溶液淬火介质，以后又发展为聚亚烷基乙二醇（PAG）、聚氧乙烯乙二醇（GLY）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）等有机高分子聚合物水基淬火液。70年代末期又研制出适用于贝氏体淬火的非马氏体淬火液——碱性聚丙烯酸酯（ACR）。其特点是黏度较高，适用于等温淬火、锻件热锻淬火、高速钢及马氏体不锈钢的淬火。此外，还有聚丙烯酰胺（PAM）、甲基纤维素（CMC）及高相对分子质量聚皂水溶液等新的淬火液品种。高分子聚合物水溶液已成为淬火介质的主要发展方向。上述高分子聚合物都含有强极性基团，又有疏水部分，因此具有高分子表面活性剂的特性。它们在淬火液中主要作为基础增稠剂。   　　 由环氧乙烷、环氧丙烷开环聚合制得的聚醚具有逆溶性，这一性质使它在水基金属加工液（如切削液、磨制液、淬火液）中发挥优良的润滑作用。当聚醚溶液被带人切削区域，遇到热的金属表面时，液体温度很快升到高于聚醚的浊点。这时，聚醚即从水中析出，形成油一样的微小液滴，这些液滴在金属表面形成薄的润滑油膜，起到流体润滑作用。试验证明，当温度高于浊点时，5%的聚醚溶液与该聚醚的浓缩液具有相同的润滑性能。在常温下，聚醚易溶于水，其水溶液具有许多淬火液所要求的优良性能，故在淬火液中得到广泛应用。制备“传统聚醚”所用单体必须包括环氧乙烷，其质量分数在整个分子中的含量最好在70%～90%，至少占10%。也可以只用环氧乙烷一种单体。其他单体是含C3～4的低级环氧化物，如环氧丙烷、四氢呋喃及环氧丁烷的2种异构体等。“传统聚醚”的相对分子质量多为2万左右，属于中高相对分子质量范畴。它的制备多采用“分步合成法”，即先按一般方法用环氧丙烷、环氧乙烷合成相对分子质量为几百至几千的聚醚，然后用这种聚合物作起始剂与单体继续聚合制得较高相对分子质量的聚醚。重复上述步骤几次就可以得到所需相对分子质量的产物。环氧乙烷与另一种单体的杂聚共聚物和嵌段共聚物都可以称作“传统聚醚”。    　　 第三节 淬火液优点   　　 1、安全环保 淬火剂完全不燃烧，无火灾危险，无毒，无油烟，使工作环境大大改善，满足环保部门对企业的环保要求。   　　 2、通过控制淬火液的浓度，可以得到近于水到油之间的冷却速度，以满足不同材料和工件的淬火要求。   　　 3、操作成本大大降低，通常工件的PAG淬火液成本仅相当于淬火油价格的20%左右。   　　 4、由于PAG淬火剂比热溶与水比热溶相近，可以提高车间的生产量，进而使企业效益比原来得到提高。   　　 5、淬硬层深，淬火硬度均匀无软点，大幅减少淬火变形和开裂的倾向，对低、中碳钢以及大件淬火尤其适用。   　　 6、对工件无腐蚀，且有短期防锈作用，使用寿命长，不易老化变质，淬火后的工件可不清洗直接回火。   　　 7、PAG淬火剂的浓度测试易测易控，维护和保存特别简单。   　　 8、PAG淬火剂在使用中，带出量少，使用成本低，综合经济性好。      　　 第四节 淬火液发展方向   　　 近年来，随着石油资源的日益紧缺以及人类共同对环保强调，大量的水基淬火液被广泛地用于热处理加工过程中，由上述聚乙烯醇(PVA)、聚亚烷基乙二醇 (PAG)、聚氧乙烯乙二醇(GLY)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、碱性聚丙烯酸酯(ACR)、聚丙烯酰胺(PAM)、甲基纤维素(CMC)等含强极性基团的高分子聚合物为基础增稠剂组成的水基淬火液已成为今后的发展方向


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