鋼的表面淬火過程與PAG水性淬火液

車床主軸箱里的齒輪，表面需具有高硬度和耐磨性，而心部需要足夠的塑性及韌性。如何來滿足這樣的性能要求呢？那就是運用PAG水性淬火液對鋼進行表面淬火。表面淬火是通過快速加熱與立即淬火兩道工序，鋼的表面層被PAG水性淬火液淬火成馬氏體組織，獲得硬而耐磨的使用性能，心部仍保持原來的退火，正火或調質狀態。表面淬火一般用于中碳鋼和中碳低合金鋼。如45、40Cr、40MnB鋼等，用于軸類零件的表面硬化，提高耐磨性。感應加熱表面淬火利用感應電流通過工件所產生的熱效應，使工件表面受到局部加熱，并進行快速冷卻的淬火工藝稱為感應加熱淬火。感應加熱淬火原理：感應線圈通以交流電時，就會在其內部和周圍產生與交流頻率相同的交變磁場。若把工件置于感應磁場中，則工件內部將產生感應電流并由于電阻的作用被加熱，感應電流在工件表層密度最大，而心部幾乎為零，這種現象稱為集膚效應。交流電的頻率越高，集膚效應越顯著，故感應加熱層就越薄。在生產中，為了得到不同的淬硬層深度，可采用不同頻率的電流進行加熱。感應加熱淬火工藝過程是，在加熱器通人電流，工件表面在幾秒鐘之內迅速加熱到遠高于某一特定溫度以上，采用水、PAG水性淬火液或聚乙烯醇水溶液噴射冷卻（合金鋼浸油淬火），零件表面層被淬硬。淬火后進行180-200℃低溫回火，以降低淬火應力，并保持高硬度和高耐磨性。感應加熱淬火特點：①加熱速度快，因而過熱度大。一般只要幾秒到幾十秒的時間就把零件加熱到淬火溫度，生產率高，便于實現機械化、自動化，適宜于成批生產。
　　②工件不易氧化和脫碳，且由于內部未被加熱，淬火變形小、質量好，淬硬層深度也易于控制。但形狀復雜的感應器不易制造，設備費用高。
　　③表層易得到細小的隱晶馬氏體，因而硬度比普通淬火提高2-3HRC，且脆性較低。表面層淬得馬氏體后，由于體積膨脹在工件表面層造成較大的殘余壓應力，顯著提高工件的疲勞強度。零件使用PAG水性淬火液進行高頻加熱淬火前，一般要經過預備熱處理，如正火、調質等，目的是增加零件心部的韌性，感應加熱淬火后也應根據硬度的要求，及時進行回火。火焰加熱表面淬火利用乙炔-氧等高溫火焰將零件表面迅速加熱到淬火溫度，隨即噴水或PAG水性淬火液進行快速冷卻，獲得所需的表面淬硬層。火焰加熱溫度很高（約3000℃以上），能將工件迅速加熱到淬火溫度，通過調節燒嘴的位置和移動速度，可以獲得不同厚度的淬硬層。火焰淬火的淬硬層深度一般為2-6mm，主要適用于單件、小批量生產及大型零件（如大型齒輪、軸、軋輥等）的表面淬火。淬火的特點是設備、操作簡單，但溫度不易控制準確，易出現過熱、過燒、淬火質量不穩定。本文參考《金屬工藝基礎與實踐》一書。