為提高機械產(chǎn)品的使用性能及壽命，充分發(fā)揮金屬材料的潛在性能，人們常常對機械零部件進行熱處理，而淬火又是熱處理最基本的工藝之一；因此，淬火質(zhì)量就成為保證機械產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，而保證淬火質(zhì)量的關(guān)鍵又取決于淬火介質(zhì)(冷卻速度)。

    傳統(tǒng)熱處理通常采用的淬火介質(zhì)為水和油，油淬主要用于淬裂傾向較大的工具鋼、高合金鋼及中低合金結(jié)構(gòu)鋼等，由于油的冷卻速度較慢，經(jīng)常出現(xiàn)淬火硬度不足或淬硬層深度達不到預定要求等現(xiàn)象。水的冷卻速度較快，又常常容易造成淬火畸變扭曲，甚至造成開裂使工件報廢，同時，由于淬火過程中汽化而產(chǎn)生的氣泡，至使工件表面冷卻不均而出現(xiàn)軟點。油淬是熱處理工藝造成環(huán)境污染的重要因素之一，治理傳統(tǒng)熱處理污染是擺在熱處理工作者面前的一項重要課題，因此，對其系統(tǒng)而全面地認識、研究并采取有效措施進行遏制，對提高現(xiàn)代熱處理工藝水平，改善操作者工作環(huán)境，防止污染，節(jié)能增效具有現(xiàn)實和深遠的重要意義；水溶性淬火介質(zhì)冷卻速度介于油和鹽水之間，它克服了水和油的上述弊端，同時它的最大優(yōu)點是無毒、無有害氣體、無火災危險、不污染環(huán)境、成本低廉等，因此推廣應(yīng)用新型的水溶性淬火介質(zhì)就顯得尤為重要，它不僅解決了上述諸多問題，而且介質(zhì)和水無限互溶，通過調(diào)整濃度可以獲得任一介于鹽水和油之間的冷卻速度，因此，在提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低工藝成本和安全高效、環(huán)保節(jié)能等諸方面都有明顯效果。

1、試驗研究

1.1、淬火介質(zhì)

    通過對多種水溶性淬火介質(zhì)進行實驗比較，找出其各自的優(yōu)點與特性，最后選定JEF型淬火介質(zhì)；它的節(jié)能效果，淬硬性及應(yīng)用材料范圍廣等優(yōu)點尤為突出。

1.2、熱處理工藝

    淬火加熱溫度按傳統(tǒng)加熱溫度計算再降低30℃—50℃，保溫時間各種材料不變。

1.3、試驗材料

    試驗材料規(guī)格、牌號及化學成分如表1所示；

1.4、試驗設(shè)備

    試驗設(shè)備采用RX-45及RX-5中溫箱式電爐，鋼制淬火槽，淬火槽規(guī)格為600mm×300mm×300mm；

1.5、淬火介質(zhì)數(shù)量

    初次試驗淬火介質(zhì)重量為24 kg。

1.6、介質(zhì)配比與濃度測定

    淬火介質(zhì)與水的配比為3：7，即：3份水溶性淬火介質(zhì)原液加7份水。對介質(zhì)濃度的檢測用婆梅比重計放在淬火液槽中可直接獲得讀數(shù)。婆梅密度為7.5，如不在此范圍可加原液或水進行調(diào)整。

1.7、試驗過程

(a) 將Φ10mm×180mm的65Mn棒料裝入Rx-5-9型箱式電阻爐加熱至810℃保溫后，用鉗子將試件取出，迅速放入已配制好的淬火介質(zhì)中冷卻，待工件與介質(zhì)溫度基本一致時取出，進行觀察、測試；

(b) 將Φ20mm×100mm的T8棒料裝入Rx-5-9型箱式電阻爐加熱至790℃保溫后，按(a)的操作步驟進行淬火與測試；

(c) 將80mm×40mm×16mm與Φ18mm×170mm的45鋼試件分次裝入RX-5-9型箱式電阻爐加熱至810℃保溫后，按(a)的操作步驟進行淬火與測試；

(d) 將Φ10mm×100mm 65Mn的工件(摟齒)裝入RX-45-9型箱式電阻爐加熱至810℃保溫后，用鉗子將工件取出，迅速放入淬火介質(zhì)中冷卻，待工件與介質(zhì)溫度基本一致時取出，進行觀察、測試。

1.8、檢測結(jié)果與分析

    采用HR-150型洛式硬度計，分別對淬火試件進行洛氏硬度(HRC)檢測。試驗的材料、熱處理工藝及結(jié)果見表2；

    從表2、表3及實驗過程可以看出：

(1)淬火溫度降低30℃-50℃仍有高的硬度；

(2)同一型號濃度的淬火介質(zhì)，它適用材料的品種多，按傳統(tǒng)(常規(guī))熱處理工藝，中碳鋼(45鋼)與高碳鋼(T8)及合金結(jié)構(gòu)鋼(65Mn)是不能用同一種介質(zhì)淬火的，而JEF型淬火介質(zhì)就實現(xiàn)了這一目的；象T8鋼特別是在截面積稍大一些的零部件用油淬硬度不足，水淬易裂，所以一般采用水淬油冷的方式，但操作者不易掌握，經(jīng)常出現(xiàn)淬火后開裂或硬度達不到要求等現(xiàn)象。

    依據(jù)以上實驗結(jié)果及分析，針對方捆機的部分胎模、沖模材料為T8的進行了傳統(tǒng)(常規(guī))熱處理和用JEF型水溶性淬火冷卻介質(zhì)進行淬火試驗比較，結(jié)果按傳統(tǒng)(常規(guī))熱處理5件沖模，其中2件不合格，即使合格者在生產(chǎn)使用過程中也出現(xiàn)開裂報廢，存在質(zhì)量安全隱患，改用JEF型水溶性淬火冷卻介質(zhì)進行淬火的沖模，淬火硬度高達64HRC仍未出現(xiàn)異常，上述幾種材料按傳統(tǒng)(常規(guī))熱處理工藝淬火，其結(jié)果見表3。

    回火后投入生產(chǎn)效果良好，目前仍在生產(chǎn)作業(yè)中正常安全的服役。

2、工裝改造

    根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)條件的狀況，仍然采用原有傳統(tǒng)熱處理工藝流程，為節(jié)省開支利用原有的淬火槽與儲油箱，因JEF型淬火介質(zhì)不能混入油類等物質(zhì)，故改造原有的油箱與淬火槽及循環(huán)系統(tǒng)。因介質(zhì)使用溫度所限制，再加上淬火槽與儲油箱是原有的較小，故增設(shè)了冷卻塔一座，考慮直接冷卻介質(zhì)時有飛濺與散熱揮發(fā)會造成不應(yīng)有的損失，又增設(shè)了一套換熱器與清水箱，把換熱器放在儲存箱中，用清水箱的冷水通過換熱器輸送至冷卻塔，使淬火液達到降溫之目的。

3、水溶性淬火介質(zhì)的應(yīng)用

3.1、摟齒熱處理

    把JEF型淬火介質(zhì)母液900kg注入淬火槽中，然后加水2100kg稀釋，即為3:7的比例，實測婆梅密度為8.0稍高于7.5的規(guī)定。

    摟齒由材質(zhì)為65Mn制造，原摟齒用油淬火加熱溫度為870℃，改用水溶性淬火介質(zhì)后的加熱溫度降低至820℃，而淬火后硬度為60HRC比油淬提高了10HRC，硬度均勻，優(yōu)于油淬；同時因高溫段降低了50℃之多，電力消耗節(jié)省較明顯，并且工件氧化現(xiàn)象明顯減少。因65Mn材料易氧化脫碳，不難看出降低了溫度很大程度上防止和減少了氧化脫碳現(xiàn)象，從而也是對熱處理質(zhì)量得以充分保證的條件之一。