钢的表面淬火过程与PAG水性淬火液
发布时间:2012-08-01 22:02:26
车床主轴箱里的齿轮，表面需具有高硬度和耐磨性，而心部需要足够的塑性及韧性。如何来满足这样的性能要求呢？那就是运用PAG水性淬火液对钢进行表面淬火。表面淬火是通过快速加热与立即淬火两道工序，钢的表面层被PAG水性淬火液淬火成马氏体组织，获得硬而耐磨的使用性能，心部仍保持原来的退火，正火或调质状态。表面淬火一般用于中碳钢和中碳低合金钢。如45、40Cr、40MnB钢等，用于轴类零件的表面硬化，提高耐磨性。
感应加热表面淬火
利用感应电流通过工件所产生的热效应，使工件表面受到局部加热，并进行快速冷却的淬火工艺称为感应加热淬火。
感应加热淬火原理：感应线圈通以交流电时，就会在其内部和周围产生与交流频率相同的交变磁场。若把工件置于感应磁场中，则工件内部将产生感应电流并由于电阻的作用被加热，感应电流在工件表层密度最大，而心部几乎为零，这种现象称为集肤效应。交流电的频率越高，集肤效应越显著，故感应加热层就越薄。在生产中，为了得到不同的淬硬层深度，可采用不同频率的电流进行加热。
感应加热淬火工艺过程是，在加热器通人电流，工件表面在几秒钟之内迅速加热到远高于某一特定温度以上，采用水、PAG水性淬火液或聚乙烯醇水溶液喷射冷却（合金钢浸油淬火），零件表面层被淬硬。淬火后进行180-200℃低温回火，以降低淬火应力，并保持高硬度和高耐磨性。
感应加热淬火特点：
①加热速度快，因而过热度大。一般只要几秒到几十秒的时间就把零件加热到淬火温度，生产率高，便于实现机械化、自动化，适宜于成批生产。
②工件不易氧化和脱碳，且由于内部未被加热，淬火变形小、质量好，淬硬层深度也易于控制。但形状复杂的感应器不易制造，设备费用高。
③表层易得到细小的隐晶马氏体，因而硬度比普通淬火提高2-3HRC，且脆性较低。表面层淬得马氏体后，由于体积膨胀在工件表面层造成较大的残余压应力，显著提高工件的疲劳强度。
零件使用PAG水性淬火液进行高频加热淬火前，一般要经过预备热处理，如正火、调质等，目的是增加零件心部的韧性，感应加热淬火后也应根据硬度的要求，及时进行回火。
火焰加热表面淬火
利用乙炔-氧等高温火焰将零件表面迅速加热到淬火温度，随即喷水或PAG水性淬火液进行快速冷却，获得所需的表面淬硬层。
火焰加热温度很高（约3000℃以上），能将工件迅速加热到淬火温度，通过调节烧嘴的位置和移动速度，可以获得不同厚度的淬硬层。火焰淬火的淬硬层深度一般为2-6mm，主要适用于单件、小批量生产及大型零件（如大型齿轮、轴、轧辊等）的表面淬火。
淬火的特点是设备、操作简单，但温度不易控制准确，易出现过热、过烧、淬火质量不稳定。
本文参考《金属工艺基础与实践》一书。
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