重庆义扬机电设备有限公司 （400042）李志义   李晓澎

辽宁省大连瓦房店金海轴承厂 （116300）于海军

重庆义扬机电华东办   （225300）  校 平

前言：YIY-PAG-ⅢB型淬火液是我公司*近三年研制的新型淬火液，在10%浓度下珠光体转变区冷却速度比重庆自来水快，同时珠光体转变区速度对应温度（称之特性透硬层温度）比水的珠光体转变区速度对应温度高206度，。在马氏体转变区冷却速度类似于快速光亮淬火油，因而在大、中型高压钢瓶，大型轴类，风电，船用曲轴，火车车辆大型弹簧以及锻造余热淬火，高强度螺栓等得到大量应用。在同样强度下，低温冲击韧性A_kv远远大于国内、外验收标准，因而得到广泛应用。

关键词：表观浓度、实际浓度、特性透硬层温度

1. YIY-PAG-ⅢB型淬火液是我公司根据目前市场需求开发的又一创新产品，是针对大型中、高合金钢工件的水基淬火介质研制开发的又一种珠光体转变区速度类似盐水和碱水，而马氏体转变区速度类似于油，真正代替水淬油冷工艺的一种新型的淬火液，而且防锈能力能保持5天以上。要使珠光体转变区类似盐和碱水，必须使淬火工作入液时形成的气泡膜很快破裂，从而使冷却速度加快。

目前市场上国内外的PAG类淬火介质在3%～3.5%浓度下，**冷却速度区均不如盐水和碱水，也就是必须要添加某一种或多混合添加剂来达到上述要求。

2.大家都知道盐水和碱水**冷却速度区（珠光体转变区速度）很快，如图1所示，而第二冷却速度区（马氏体转变区速度）也很快，易形成淬火裂纹，变形也较大，而且防锈能力很差。

又经过多次反复的试验，研究成功YIY-PAG-IIIB新型的淬火液。在同一浓度下我们研制**冷却速度区比他们快，第二冷却速度区比他们慢，实践证明这种混合添加剂不仅达上述效果（见图2）（在10%浓度下，**冷却速度区737℃冷速189.7℃/S）比重庆自来水快，比聚乙烯醇更快，第二冷却速度区300℃冷速15.8（℃/S）类似普通油，*大冷速温度我们称“特性透硬性温度”比自来水高出200℃多，更利于大型工件的淬火透硬性比水更优越……），还使PAG的耗损下降20%左右，使PAG聚醚在高温接触工作的事件缩短，减缓了PAG聚醚的焦化、碳化、老化发黑而变质，起到节约淬火油液和稳定降低衰减的功能，（瓦房店金海轴承厂900吨/月生产工件而消耗PAG只有4桶/月即800kg/月）我们的淬火介质保证10年以上服役不变质。由于珠光体转变区速度快，马氏体转变区速度慢，使大件淬透性好，同样强度下韧性指标大大提高。

图2  YIY-PAG-ⅢB在不同浓度下冷却曲线 

3.应用举例

3.1用于大型石油、风电、矿山机械的轴类零件调质热处理

材料为42CrMo钢的大型石油、风电轴、矿山机械上的轴调质热处理后性能如表1所示。，*大尺寸f559mm×2320mm，一般f406mm×2000mm，

               表1  42CrMo钢的大型石油、风电、矿山机械的轴类调质热处理力学性能

3.2大型风电产品系列

材料为42CrMo钢，*大外圈f2120mm×（f606～f1800）mm×（180～248）mm，重1.28～1.8ｔ，调质力学性能非常好，特别是同等强度下的伸长率、断面收缩率、冲击韧度指标令美国人称奇，如表2所示。且产品质量稳定可靠、变形小，出口美国、德国、韩国、台湾等，现4条生产线应用。

表2  大型风电产品系列42CrMo钢力学性能

3.3用于高压钢瓶系列,性能如下,已多家应用。*大Φ559×11000×δ16.8，一般Φ406×2000×δ6

    表3 大型高压钢瓶30CrMo钢力学性能

注：实测材料30CrMo（Φ559×11000×δ16.8）高压钢瓶冲击值A_KV J（纵向）-45℃（79、202、198）低温冲击韧性称奇

3.4 45～55钢轴承

某厂家用 45～55钢制造的轴承硬度要求56～62HRC，且变形要求控制在10丝以下，不允许产生裂纹，采用了我公司的PAG-IIIA、B型淬火液获得了满意的效果。

3.5 汽车半轴  

在40Gr杆（杆部直径 58mm，淬硬层深度8mm左右）全身调质，以及中频淬火中（浓度不同）：特别是中频淬火，由于珠光体转变区冷却速度大大加快（一般浓度5%），同样的工件在同样的感应加热工艺下，淬火硬层深度由8mm提高到10mm，如果只要求8mm，可节约电能25%，为使用厂家带来直接的经济效益。目前全国各地采用我公司YIY-PAG-ⅢB淬火液的高中频淬火单位猛增30多条淬火作业线。

3.6网带炉生产线 

在大型网带炉生产线上，一般的PAG淬火介质在满足45钢淬火时，合金钢易淬裂、变形，在满足合金钢淬火时，45钢又淬不硬，出现软点。而YIY-PAG-ⅢB淬火液在同一浓度下能同时满足材料42CrMo、40Cr、45钢的技术要求，见图3，而且透硬性好，力学性能好。不仅提高了产品质量，代替了淬火油，而且实现了光亮淬火，无需清洗直接回火。

图3

3.7薄层渗碳工艺  

在网带炉、辊底炉薄层渗碳工艺中，使用YIY-PAG-ⅢB淬火液在珠光体转变区冷却速度比水快，使渗碳内氧化而产生表面贫碳化的冷却特性温度比水高200℃之多，能使表层淬火为低碳马氏体，非马氏体组织大大减少（浅腐蚀），硬度、耐磨性提高，获得同样淬硬层深的渗碳时间缩短。

4.马氏体转变区慢有何好处？和淬水基介质后的即时回火问题？

4.1 1965年我们用新研制的枪钢材料30CrMnMoTiA HRC44～50 代替30CrNi2MoVA(低温回火马氏体状态使用)每小组5件试样的平均值：8%的盐水与60℃10号机油淬火性能对比（取5件试样的平均值）：强度约提高9%，延伸率下降5%，断面收缩率下降4%，A_KV下降3%，特别是-40℃下A_KV下降13%。

4.2针对苏联枪械资料要求的使用水基淬火介质必须30min以内即时回火，否则报废的问题，同样使用30CrMnMoTiA枪钢8%盐水淬火试验（马氏体状态使用），分别于30min内、2天后、4天后低温即时低温（180～220℃）回火，放了2天再低温回火， 在-40℃A_K对比约下降5%；放了4天再低温回火，在-40℃A_KV约下降8%。

苏联资料要求油淬必须2h内回火，否则报废。用此材料所做的口径7.62mm自动步枪机心、拉壳钩和击针用60℃10号机油淬火，放了4天后再低温回火的机心、拉壳钩和击针在6000多发射击后出现不同程度的崩牙现象……

我公司的很多研究以及后期的兵器用结构钢在表面处理过程中的氢脆和应力腐蚀断裂的研究，为领先于世界的5.8mm口径95式枪族（2009年国庆天安门阅兵正规军用枪）和7.62mm口径81冲（2009年国庆天安门阅兵民兵用枪）顺利投产装配部队，打开通道……

5.使用要点（补充说明）

5.1从所检测国内、外的快速光亮淬火油的检测数据讲：当选择12%～15%浓度的YIY-PAG-ⅢB淬火液，能很好地代替光亮淬火油，同时能满足45钢淬火硬度均匀、无软点、小变形和无开裂等问题

5.2在研制新型水基淬火介质时,目前绝大多数人均认为：在珠光体转变区冷却速度要快，形成硬壳效应（当然太快了也易引起“急冷变形”，特别是形状复杂，尺寸变化较大的工件）；在马氏体转变区冷却速度要慢，使马氏体相变应力大大降低，使整个使用性能大大提高，对大型零件马氏体转变区冷却速度太慢了易引起透硬性下降。而我公司的YIY-PAG-ⅢB淬火液在马氏体转变区冷却速度类似于快速油，避免了这一问题。

5.3（1）浓度监测  在水基淬火介质使用过程中，由于预淬火加热前工件表面往往有油或其它防锈介质，在加热过程中，不可能全部蒸发；另外有些客户由于未进行气氛保护，脱碳严重，长期使用产生大量氧化皮及灰分等杂质，（必将带来原水基冷却介质；冷却曲线和浓度的变化。）必将影响原水基冷却介质的浓度和冷却曲线。需每年取样1～2次，检测淬火介质的“浓度”、粘度和冷却曲线等，以利于确定“实际浓度”并即时进行调整。

我们将开始投入生产的PAG检测浓度称“表观浓度”，这个浓度与实际浓度相等，随时间推延，污染物增多，表观浓度＞实际浓度。使用时间越长，表观浓度与实际浓度相差越大，一般2～3年以后达到一个相对平衡值。

5.4 关于水基淬火介质：  由于水基淬火介质是加当地的自来水，按ISO 9950标准检测，各地区的自来水冷却数据存在差异。

5.4.1每个地区自来水成份的差异，因此撰写研究论文时建议附上当地自来水冷却数据，和同一检测仪检测淬火油的数据，以利比较。

5.4.2不同厂家的冷却介质检测仪，甚至同一厂家的冷却介质检测仪在检测同一地区自来水时也可能发现有差异，这就是为什么我服役的兵工厂生产几十万支枪中选出1-2支为“元帅”枪。

5.结语

我公司的水基淬火介质现已广泛应用于汽车（齿轮、传动轴、曲轴、半轴）、船舶（大型船舶用曲轴）、高压钢瓶、石油化工、风电、矿山、冶金机械等行业的高中频表面淬火，低碳钢和低碳合金钢的渗碳淬火及各类重型机械的锻铸行业的高、中合金钢、轴承钢、弹簧钢、铸钢等钢种的调质淬火，主要应用于各类网带炉、辊底炉、步进炉、推杆炉、滚筒炉等连续生产线上。目前全国已有几十家厂家应用YIY-PAG-IIIA、B淬火液，某些厂家采用该型号淬火液解决了许多其它介质很难解决的问题、使某些特殊产品的质量变得非常稳定，产量日增，为保密起见恕不一一介绍。

附相关测试数据：