40Cr鋼使用水性PAG淬火液的工藝指南

40Cr鋼使用水性PAG淬火液的工藝指南  

40Cr是一種中碳合金結構鋼，廣泛用于軸類、齒輪、螺栓等關鍵零部件。采用 水性PAG（聚烷撐二醇）淬火液 進行淬火時，需合理控制濃度、溫度和攪拌，以獲得理想的硬度、組織（馬氏體）和較小的變形/開裂風險。以下是具體工藝要點：

1. 40Cr鋼的淬火特性

- 成分與淬透性：  

  - C 0.37%~0.44%，Cr 0.80%~1.10%，具有中等淬透性。  

  - 水淬易開裂，油淬可能硬度不足，PAG淬火液是理想折中選擇。  

- 理想組織：淬火后目標為 馬氏體，避免鐵素體/珠光體轉變。  

2. PAG淬火液的優勢

- 冷卻速度可調：通過濃度調節，平衡冷卻速度（避免水淬過快或油淬過慢）。  

- 逆溶性：高溫區（>濁點）形成聚合物膜，減緩冷卻；低溫區（<300℃）快速冷卻，確保硬度。  

- 環保易清洗：水性溶液，無油污殘留。  

3. 關鍵工藝參數

（1）PAG濃度選擇

| 濃度范圍 | 冷卻速度       | 適用場景                              |

|--|--||

| 5%~10%   | 接近水淬（較快）   | 簡單形狀、要求高硬度（HRC 50~55）。       |

| 10%~15%  | 中等（推薦）       | 一般零件（如軸、齒輪），平衡硬度和變形。  |

| 15%~20%  | 較慢（接近油淬）   | 復雜形狀、易開裂件（如薄壁件）。          |

推薦初始濃度：10%~12%（折光儀校正，需扣除溫度影響）。  

（2）淬火液溫度控制

- 最佳液溫：30~50℃（超過50℃冷卻能力下降，需配合冷卻系統）。  

- 溫度影響：  

  - 低溫（<20℃）：冷卻過快，增加開裂風險。  

  - 高溫（>60℃）：PAG逆溶性失效，冷卻不均。  

（3）攪拌強度

- 適度攪拌：保持淬火液流動，避免蒸汽膜滯留導致軟點。  

- 過度攪拌：破壞PAG膜，冷卻速度過快（類似水淬）。  

4. 淬火工藝步驟

1. 加熱：  

   - 奧氏體化溫度：840~860℃（保溫時間按1.5~2 min/mm計算）。  

2. 轉移：  

   - 工件出爐后盡快淬入（延遲≤5秒），避免預冷導致非馬氏體組織。  

3. 淬火：  

   - 工件完全浸入PAG液，保持上下移動或機械攪拌。  

4. 清洗：  

   - 淬火后用溫水（60~80℃）沖洗，避免PAG殘留。  

5. 常見問題與解決

| 問題          | 原因                | 解決方案                              |

|-|||

| 硬度不足      | 濃度過高/液溫過高。     | 降低濃度至8%~10%，控制液溫≤50℃。         |

| 開裂或變形    | 冷卻過快（濃度低）。    | 提高濃度至15%，優化工件入液方式。         |

| 軟點          | 攪拌不足或PAG老化。     | 加強攪拌，檢測濃度并補充新液。            |

6. 與其他淬火介質對比

| 介質       | 硬度（HRC） | 變形/開裂風險 | 適用性                |

|-|-||--|

| 水淬       | 50~55          | 極高             | 僅適合簡單低要求件。      |

| 快速油     | 45~50          | 低              | 硬度可能不足。            |

| PAG（10%） | 50~54          | 中低            | 最佳平衡（推薦）。        |

7. 維護與管理

- 定期檢測濃度：使用折光儀（需校正溫度影響，或配合粘度計）。  

- 防止污染：避免油污、氧化皮進入淬火液（安裝過濾系統）。  

- 老化處理：PAG使用6~12個月后需部分更換（冷卻性能下降）。  

總結

40Cr鋼采用 10%~12% PAG淬火液（液溫30~50℃+適度攪拌），可獲得 HRC 50~54 的硬度和較低開裂風險。對于復雜零件可提高濃度至15%~20%，簡單件可降低至8%~10%。需定期維護淬火液，并結合回火工藝（如180~200℃）消除應力。