水玻璃水溶液

七、水玻璃水溶液

硅酸钠以水稀释，添加一定量的氢氧化钠或氢氧化钾及氯化钠，可配制成不同浓度和密度的水溶液，即水玻璃水溶液作为淬火的介质。水玻璃(Na₂O·m SiO₂·n H₂O)的模数，即M=，对冷却速度有一定的影响，模数增大，冷速减慢。浓度一定时，黏度随模数增大而增大;模数一定时，黏度随水玻璃浓度(即密度)增大而增大。通常采用的水玻璃模数在2～3。常用水玻璃水溶液淬火介质的组成(配方)见表2－41。

图2－32　钢在氯化镁水溶液与油、盐水中淬火的淬透性对比

表2－41　常用水玻璃水溶液淬火介质的组成(质量分数，%)

水玻璃水溶液和油的冷却曲线比较见图2－33。水玻璃水溶液冷却曲线见图2－34。

从图2－33可以看出，浓度(°Be') 5°和10°的水玻璃水溶液的冷却能力大于油，浓度(°Be') 15°、20°、25°的水玻璃水溶液的冷却能力小于油，这样，通过调整水玻璃水溶液的浓度来调节冷却速度，可以小于油、大于油、接近于水或大于水。图2－34为组成1(表2－41)的水玻璃水溶液的冷却速度曲线，可以看出，20℃时的最大冷速为400℃/s，对应的温度为550℃左右，特性温度≈800℃，200℃以下冷速很慢。这是因为工件淬火冷却时，最初形成以水玻璃泡包围的蒸汽膜，其水玻璃结晶黏在工件表面，因此，冷速较慢，有利于减少淬火畸变，随后由于介质所加入的碱和盐爆裂，使蒸汽膜破坏，进入沸腾冷却阶段，冷速加快，冷却到300℃以下时工件表面又黏附一层水玻璃膜，使对流阶段的冷却速度下降。显然，水玻璃水溶液冷却性能优良，也是较为理想的淬火介质。

图2－33　圆柱形钢件(φ45×100mm)在水玻璃溶液和油中淬火的冷却曲线

水玻璃水溶液最佳使用温度为30～65℃，可扩大至20～80℃。使用时应控制浓度(模数2～3，波美度Be'56～40°为宜)。工件淬火后，表面附着的胶状硅酸钠需在热水中清洗。淬火时蒸发的气体有刺激性，有一定的腐蚀作用。

水玻璃水溶液适用于碳素结构钢、低合金结构钢及轴承钢等的淬火，其淬火应用实例见表2－42。

图2－34　水玻璃水溶液冷却速度曲线(组成)(φ20mm银球)

表2－42　水玻璃水溶液淬火零件实例

注:组成1和组成2见表2－41。