40Cr钢使用水性PAG淬火液的工艺指南

40Cr钢使用水性PAG淬火液的工艺指南  

40Cr是一种中碳合金结构钢，广泛用于轴类、齿轮、螺栓等关键零部件。采用 水性PAG（聚烷撑二醇）淬火液 进行淬火时，需合理控制浓度、温度和搅拌，以获得理想的硬度、组织（马氏体）和较小的变形/开裂风险。以下是具体工艺要点：

1. 40Cr钢的淬火特性

- 成分与淬透性：  

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

  - 水淬易开裂，油淬可能硬度不足，PAG淬火液是理想折中选择。  

- 理想组织：淬火后目标为 马氏体，避免铁素体/珠光体转变。  

2. PAG淬火液的优势

- 冷却速度可调：通过浓度调节，平衡冷却速度（避免水淬过快或油淬过慢）。  

- 逆溶性：高温区（>浊点）形成聚合物膜，减缓冷却；低温区（<300℃）快速冷却，确保硬度。  

- 环保易清洗：水性溶液，无油污残留。  

3. 关键工艺参数

（1）PAG浓度选择

| 浓度范围 | 冷却速度       | 适用场景                              |

|--|--||

| 5%~10%   | 接近水淬（较快）   | 简单形状、要求高硬度（HRC 50~55）。       |

| 10%~15%  | 中等（推荐）       | 一般零件（如轴、齿轮），平衡硬度和变形。  |

| 15%~20%  | 较慢（接近油淬）   | 复杂形状、易开裂件（如薄壁件）。          |

推荐初始浓度：10%~12%（折光仪校正，需扣除温度影响）。  

（2）淬火液温度控制

- 最佳液温：30~50℃（超过50℃冷却能力下降，需配合冷却系统）。  

- 温度影响：  

  - 低温（<20℃）：冷却过快，增加开裂风险。  

  - 高温（>60℃）：PAG逆溶性失效，冷却不均。  

（3）搅拌强度

- 适度搅拌：保持淬火液流动，避免蒸汽膜滞留导致软点。  

- 过度搅拌：破坏PAG膜，冷却速度过快（类似水淬）。  

4. 淬火工艺步骤

1. 加热：  

   - 奥氏体化温度：840~860℃（保温时间按1.5~2 min/mm计算）。  

2. 转移：  

   - 工件出炉后尽快淬入（延迟≤5秒），避免预冷导致非马氏体组织。  

3. 淬火：  

   - 工件完全浸入PAG液，保持上下移动或机械搅拌。  

4. 清洗：  

   - 淬火后用温水（60~80℃）冲洗，避免PAG残留。  

5. 常见问题与解决

| 问题          | 原因                | 解决方案                              |

|-|||

| 硬度不足      | 浓度过高/液温过高。     | 降低浓度至8%~10%，控制液温≤50℃。         |

| 开裂或变形    | 冷却过快（浓度低）。    | 提高浓度至15%，优化工件入液方式。         |

| 软点          | 搅拌不足或PAG老化。     | 加强搅拌，检测浓度并补充新液。            |

6. 与其他淬火介质对比

| 介质       | 硬度（HRC） | 变形/开裂风险 | 适用性                |

|-|-||--|

| 水淬       | 50~55          | 极高             | 仅适合简单低要求件。      |

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

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

7. 维护与管理

- 定期检测浓度：使用折光仪（需校正温度影响，或配合粘度计）。  

- 防止污染：避免油污、氧化皮进入淬火液（安装过滤系统）。  

- 老化处理：PAG使用6~12个月后需部分更换（冷却性能下降）。  

总结

40Cr钢采用 10%~12% PAG淬火液（液温30~50℃+适度搅拌），可获得 HRC 50~54 的硬度和较低开裂风险。对于复杂零件可提高浓度至15%~20%，简单件可降低至8%~10%。需定期维护淬火液，并结合回火工艺（如180~200℃）消除应力。