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金潤寶 ZFQ-BⅠ型類油聚合物水基淬火介質應用
1、引言
該文對聚合物淬火介質優點，它的冷卻機制，它的結構對淬火冷卻機理的影響，以及聚合物淬火介質代替淬火油的經濟性等做了論述。同時介紹了十余種水溶性聚合物 淬火介質在鑄鍛件和機器零件熱處理中的應用實例，其目的是進步推動聚合物代替淬火油的步伐。
零件重量大到 16.5 噸的模塊，小到 M10 螺栓，零件材料從耐磨 高鉻鑄鐵（以 Cr26 為代表）到般合金鋼和滲碳鋼，工件形狀從簡 單模塊到復雜齒輪，都在聚合物介質淬火中成功地經受住了考驗。 它們在淬火后獲得了要求的性能和組織，而且沒有變形和裂紋。在 上述基礎上，作者提出了淬火液三槽理論，即在熱處理車間里積 推廣清水槽（或無機介質水槽），類油聚合物水槽和 PAG 水槽，取 消淬火油槽，徹底消除煙氣污染和火災。 本文對類油聚合物水基淬火介質在半自磨機合金鋼襯板上的應用，做比較詳細的介紹，引起大家的關心和興趣。
2、礦用半自磨機合金鋼襯板的材料選擇及經典熱處理工藝
電力行業標準 DL/T681-2012《燃煤電廠磨煤機耐磨件技術條件》 和 DL/T1604-2016《燃煤電廠碎煤機耐磨件技術條件》對襯板的推 薦鋼種有 ZG40CrNiMo，ZG42Cr2Si2MnMo,ZG50Cr5Mo，ZG60CrMoCu， ZG75Cr6Mo，ZG45Cr2Mo 以及 ZG42Cr5Mo 等(其它材料還有抗磨白口 鑄鐵，因不屬于本文討論范圍，在此忽略)。
目前市場上廣泛采用的是油淬熱處理鋼 ZG42Cr2Si2MnMo 和 ZG45Cr2Mo（日本鋼種）。
熱處理工藝明顯影響襯板的力學性能，金潤寶科技有限公司同周立剛等人研究了不同熱處理條件下 ZG42Cr2Si2MnMoRE 的性能變化規律。襯板經淬火 回火后的化學成分，熱處理工藝，力學性能與顯微組織，見附件 1 表 1。襯板經正火處理再淬火回火的化學成分，熱處理工藝，力學 性能與顯微組織，見附件 1 表 2。成分接近時經正火處理再淬火回火可以明顯提高合金鑄鋼襯板的韌性。
附件 1：
表 1 .ZG42Cr2Si2MnMoRE 襯板淬火回火后的化學成分、熱處理工 藝、力學性能與顯微組織
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產品名稱 |
階梯襯板 |
Φ3.8m 磨機 襯板 |
Φ3*11m 磨機階梯 襯板 |
Φ3*4.9m 襯板 |
階梯襯板 |
Φ4.6m 磨機階梯溝槽 襯板 |
Φ4.2m 磨機 襯板 |
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|
化學成分（質量分數，%） |
C |
0.44 |
0.41 |
0.44 |
0.43 |
0.40 |
0.40 |
0.41 |
|
Cr |
1.96 |
1.84 |
1.96 |
2.10 |
1.77 |
2.10 |
1.90 |
|
|
Mn |
1.15 |
0.87 |
1.05 |
1.02 |
1.10 |
1.00 |
1.05 |
|
|
Si |
1.67 |
1.63 |
1.53 |
1.65 |
1.55 |
1.80 |
1.58 |
|
|
Mo |
0.31 |
0.32 |
0.35 |
0.58 |
0.28 |
0.17 |
0.20 |
|
|
Re |
適量 |
|||||||
|
S、P |
<0.035 |
|||||||
|
熱處理工藝 |
升溫速度為 2℃/min，930℃×5h 油淬至 Ms 以下+250℃×10h 回火 |
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|
力學性能 |
硬度HRC |
56 |
56 |
57 |
56 |
56 |
57.5 |
57 |
|
Akn/ (J/m2) |
54 |
46 |
70 |
84 |
54 |
48 |
53 |
|
|
顯微組織 |
回火M+殘留奧氏體 |
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表 2 ZG42Cr2Si2MnMoRE 襯板正火處理再淬火回火后的化學成分、熱處理工藝、力學性能與顯微組織
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產品名稱 |
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Φ3.2m× 4.9m 磨機 簡體襯板 |
Φ3.2m× 4.9m 磨機壓條 |
Φ3.2m× 4.9m 磨機簡體襯板 |
Φ3.2m× 4.9m 磨機簡體襯板 |
Φ3.2m× 4.9m 磨機簡體襯板 |
Φ3.2m× 4.9m 磨機格子板 |
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|
化學成分（質量分數，%） |
C |
0.44 |
0.41 |
0.44 |
0.43 |
0.40 |
0.40 |
|||
|
Cr |
1.96 |
1.84 |
1.96 |
2.10 |
1.77 |
2.10 |
||||
|
Mn |
1.15 |
0.87 |
1.05 |
1.02 |
1.10 |
1.00 |
||||
|
Si |
1.67 |
1.63 |
1.53 |
1.65 |
1.55 |
1.80 |
||||
|
Mo |
0.31 |
0.32 |
0.35 |
0.58 |
0.28 |
0.17 |
||||
|
Re |
適量 |
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S、P |
<0.035 |
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熱處理工藝 |
升溫速度為 2℃/min，930℃×5h 空冷+升溫速度2℃/min，930℃×5h油淬至 Ms 以下，未回火 |
升溫速度為 2℃/min，930℃×5h 空冷+升溫速度2℃/min，930℃×5h油淬至 Ms 以下。 |
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力學性能 |
硬度HRC |
56 |
56 |
57 |
56 |
56 |
||||
|
Akn/ (J/m2) |
54 |
46 |
70 |
84 |
54 |
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|
顯微組織 |
淬火 M+大量殘留奧氏體 |
淬火 M+大量殘留奧氏體 |
回火 M+少量殘留奧氏體 |
回火 M+下B+少量殘留奧氏體 |
未回火上B+下B+少量殘留奧氏體 |
|||||
值得指出，上述熱處理工藝中，襯板淬火介質都采用了淬火油，按照我們的實踐經驗，今后都律可以用類油聚合物水基淬火介質來代替。
因為類油型聚合物水基淬火劑在 300℃ 的冷卻速度和馬氏體轉變溫度區域的 300℃到 200℃ 的所用時間與淬火油接近。況且，在馬氏體溫度轉變區域的冷卻速度可以采用液——空交替冷卻淬火，人為的增加了從 300℃ 到 200℃ 的冷卻時間，從而降低了馬氏體轉變溫度區域的淬火冷卻速度，300℃ 到 200℃ 時的冷卻所用時間越長，馬氏體轉變時的淬火應力越小，工件淬火引起的內應力越小越不易淬裂。而用油很難人為的控制其從 300℃ 到 200℃時的冷卻速度和冷卻時間，因為此溫度工件從油里提出時若工件溫度超出油的閃點溫度會著火，其危險，而用聚合物水基淬火介質能做到這些，不但操作安，而且環保，沒有火害隱患。
3、類油聚合物水基淬火介質在大型半自磨機合金鋼襯板熱處理上的應用
3.1 金潤寶 ZFQ-BⅠ類油聚合物水基淬火介質性
金潤寶 ZFQ-BⅠ類油聚合物水基淬火介質性如表 1 所示。
表 1、ZFQ-BⅠ類油聚合物水基淬火劑和油、水、風冷的冷卻性
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ZFQ-BⅠ型淬火劑與水冷、油冷、風冷冷卻性對比 |
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淬火介質 |
介質溫度（℃） |
性溫度（℃） |
性時間（S） |
大冷卻所在溫度（℃） |
大冷速（℃/S） |
300℃時冷速（℃/S） |
到600℃時間（S） |
到400℃時間（S） |
到300℃時間（S） |
到200℃時間（S） |
|
|
水 |
|
30 |
688 |
1.62 |
545 |
203 |
111.5 |
2.1 |
3.2 |
3.9 |
5.1 |
|
快速淬火油 |
|
30 |
733 |
4.2 |
626 |
114.3 |
16.4 |
5.5 |
8 |
11.4 |
27.3 |
|
普通淬火油 |
|
|
|
|
545 |
83.5 |
6.5 |
|
|
|
|
|
風冷 |
|
25 |
850 |
0.12 |
836 |
9.1 |
2.2 |
35 |
81.5 |
119.7 |
|
|
ZFQ-B Ⅰ型水 基淬火 劑與水 比例 |
1:4 |
38 |
590 |
16.2 |
512 |
66.6 |
7.2 |
15.8 |
19.7 |
25.5 |
48.9 |
|
1:5 |
37 |
612 |
13.24 |
538 |
77.6 |
7.2 |
13.5 |
16.7 |
22.7 |
45.2 |
|
|
1:6 |
30 |
721 |
6.18 |
609 |
90.1 |
9.9 |
7.8 |
10.6 |
15.3 |
34.8 |
|
|
1:7 |
30 |
643 |
11.48 |
553 |
78.3 |
9.6 |
12.3 |
15.2 |
19.8 |
39.2 |
|
|
1:8 |
31 |
762 |
3.42 |
626 |
106.5 |
10.3 |
5.2 |
7.8 |
12 |
31.4 |
|
|
1:9 |
30 |
755 |
4.08 |
605 |
108 |
10.8 |
5.8 |
8.3 |
12.8 |
31.9 |
|
|
1:10 |
30 |
765 |
3.52 |
616 |
106.5 |
27 |
5.3 |
7.5 |
9.8 |
23.1 |
|
|
1:11 |
30 |
638 |
11.42 |
538 |
83.5 |
14.1 |
11.9 |
14.7 |
18.2 |
34.6 |
|
|
1:12 |
29 |
729 |
5.37 |
586 |
105.6 |
16.4 |
7.2 |
9.6 |
12.8 |
27.5 |
|
由表 1 可見，ZFQ-BⅠ類油聚合物水基介質與水的配比，從 1:4 至 1:12 共9 個等。 大冷卻速度從 66.6℃/S 到 108℃/S，300℃ 冷速從 7.2℃/S 到 27℃/S。而普通淬火油和高速淬火油的 大的冷速為 83.5℃/S 至 114.3℃/S。300℃ 時冷速為 6.5℃/S 至16.4℃/S。由此可見，淬火油的大冷速正好處于 9 個等之內。而淬火油的 300℃ 冷速與 1:4，1:5，1:6，1:7，1:8，1:9 時的 300℃ 冷速比較接近。這就提供了類油聚合物介質代替淬火油的可能性。
3.2，類油聚合物水基淬火介質在半自磨機合金鋼襯板上的應用
哈爾濱恒瑞德新材料科技有限公司，為黑龍江省伊春鹿鳴礦業有限公司選礦廠的直徑10.97M × 7.16M 半自磨機提供合金鋼襯板（材料為ZG45Cr2NiMo）。筒體襯板單件重 2.5 噸，襯板單重 1.7-2.0 噸，痹子板單件重 1.6 噸，過去采用油淬火經常開裂，而且襯板在使用中經常斷裂，給用戶造成不少損失。從 2015 年 10 月份開始，淬火介質改用 ZFQ-BⅠ類油聚合物淬火介質，使用濃度是 15%，完解決了淬火開裂難題，且襯板在使用中安可靠，耐磨性提高。產品質量得到用戶的認可。
3.3，半自磨機合金鋼襯板和襯板淬火現場照片
下面是黑龍江伊春鹿鳴鉬礦用Φ10.97 米 X7.16 米半自磨機合金鋼襯板
值得提下，金潤寶公司能提供六種型號（即 ZFQ-A，-BⅠ, -BⅡ，C，D和 E）譜系各種冷卻速度淬火介質。它們的 大冷卻速度從 15～20℃/S 至350.6℃/S。它們的 300℃ 冷卻速度從 6.4～16.6℃/S 至 88.90C/S。其中，ZFQ-A 型高分子類聚合物介質滿足厚大件高鉻鑄鐵（Cr15,Cr20,Cr26 及 Cr28）熱處理的需要，ZFQ-BⅠ型是內創，已獲得利。金潤寶公司的產品系列，為三槽理論并取消淬火油槽提供了方位的技術支持。
4、結束語
本文為三槽理論，即在熱處理車間推廣清水槽（或無機介質水槽），類油聚合物水槽和PAG 水槽，取消淬火油槽，提供了技術支持。對類油聚合物水基淬火介質在合金鋼襯板上成功應用給出了案例。洛陽金潤寶公司多種型號水溶性聚合物淬火介質在市場上獲得越來越多用戶的認可。熱情歡迎業內家和用戶前來本公司考察、洽談。
