PAG水溶性淬火介质热稳定性、环保与冷却特性研究.doc

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1、研究报告项目名称：PAG水溶性淬火介质热稳定性、环保与冷却特性研究合同编号:承研方：中国科学技术大学项目负责人:编制日期:二零一零年十月三^一口一、研究内容与目标3二、研究成果3（-）淬透性（圆柱形工件淬透临界直径）测定3（-）、高纯PAG化学热稳定性测定及环保特性评价41.三种高纯PAG及其15%水溶液外观比较42.三种高纯PAG差热■热重（DSC・TG）分析53.三种高纯PAG化学热稳定性的气相色谱■质谱联用（GS-MS）分析8（三）、三种PAG水溶液对合金钢淬火冷却特性评价121.不同淬火介质

2、对三种相同直径合金钢工件的冷却特性122.15%SA-PAG水溶液对相同直径不同材质工件淬火时冷却特性比较153.工件直径对15%SA-PAG水溶液冷却特性的影响164.搅拌对15%SA-PAG水溶液冷却特性的影响185.同浓度不同生产厂家PAG冷却特性比较19（四）、淬火介质冷却特性参数物理含义20（五）、不同淬火介质对三种合金钢淬火及回火后组织比较21（六）、水、PAG淬火介质对不同材质铝合金的淬火冷却试验231.水、15%SA・PAG水溶液对两种铝合金淬火的冷却特性232.不同淬火介质对2A1

3、2、ZL114A两种铝合金淬火后组织比较25三、结论301.关于三种合金钢的淬透性302.关于三种PAG物理、化学及热稳定性与环保特性303.关于PAG水溶液冷却特性31一、研究内容与目标1.高纯PAG化学热稳定性测定及环保特性评价；2.不同浓度PAG水溶性淬火介质关于合金钢（30CrMnSiA>40CrNiMoA.2Crl3）等材料的淬火冷却特性比较研究（与水、油比较），建立相应的应用工艺规范。二、研究成果（-）淬透性（圆柱形工件淬透临界直径）测定钢的淬透性是指刚在淬火时能够获得马氏体组织的倾向，

4、它是钢的一种固有展性。淬透性也叫可淬性，取决于钢的淬火临界冷速的大小。钢的淬透性是正确选用钢材和制定热处理工艺的重要依据之一。如果工件淬透了，则其表里的性能就均匀一致，能充分发挥钢材的机械能潜力，如果没淬透，则表里的性能存在差异，尤其是在回火后，心部的强韧性将比表层的低。从理论上讲，淬硬层应卅是具有全马氏体组织的深度。但实际丄要用测硬度的方法来确定这一深度是很困难的，因为当工件屮某一部分淬火后得到马氏体+少量索氏体时，通常在硬度值丄没有明显变化，血只有为马氏体的含量下降到50%时，硬度才会发生剧烈变

5、化，而在金相组织上也有明显特征。此外在断口上也呈现着由脆性断裂到韧性断裂的转化。鉴于以上原因，便人为的将淬硬层深度规定为从表而至半马氏体组织区的距离。本试验针对上述三种合金钢材料，以贵方所提供相关材料在水、油介质屮的淬透性数据为参考，利用机加工与线切割方式分别加工获得不同直径的柱状工件，三种材料30CrMnSiA>40CrNiMoA>2Crl3直径分别为40、120、180mm,高度均为120mm。其屮30CrMnSiA>40CrNiMoA采用15%PAG水溶液作为淬火介质，2Crl3采用20#机油

6、作为淬火介质。淬火后利用线切割从半高处切割获得厚度均为10mm的薄饼，如图1所示，将其屮一表而磨光，从表层沿心部进行大体等间隔（约为2〜4mm）取点测定其洛氏硬度，根据硬度值变化最快点确定淬透临界直径数值。测试结果如图2所示：图1不同材料硬度测试试样6030H40淬透临界直径:〜100mm■d=40mm全淬透d=180mm全淬透-（二）、[=11X1i纯PAG化学热稳定性测定及环保特性评价□40CrNiMoA,850°C,15%PAG水液淬/30CrMnSiA,910°C,15%PAG水液淬•O2

7、Crl3,1030°C,20”油淬.2001020304050607080d/mm（表面t心部）图2HRC随工件半高处从表面至心部距离的变化关系。根据图2数据可以判断，30CrMnSiA钢在15%SA-PAG水溶液屮的淬透直径不小于40mm,40CrNiMoA钢在该介质屮的临界淬透直径约为100mm,而对于直径为180mm的马氏体2Crl3不锈钢柱形工件，在20#机油屮则可完全淬透，表现出很好的淬透性。1.三种高纯PAG及其15%水溶液外观比较样品编号：SA、SB与SC,分别对应于北京联创嘉业科技有

8、限公司提供的原装进口UCONE,科润KR6480与白色桶装PAG（厂家不详）。图3与图4分别为三种高纯PAG及其15%水溶液外观比较。图3三种纯PAG外观比较:(a)SA,(b)SB,(c)SC。(a)(b)(c)图4三种15%PAG水溶液外观比较:⑻SA,(b)SB,(c)SC。外观比较发现，高纯原装进口UCONE型(SA)PAG及其水溶液均是清澈透明的均匀溶液，室温下相比SB、SC粘度小，流动性好，与水的互溶性优良且无异味；两种国产纯PAG及其水溶液均较浑浊，粘度