聚丙烯酸盐水溶液淬火介质

五、聚丙烯酸盐水溶液淬火介质

聚丙烯酸盐水溶液包括聚丙烯酸钠(PAS)水溶液和聚丙烯酰胺(PAM)水溶液两种。

聚丙烯酸钠分子结构式为:

聚丙烯酰胺分子结构式为:

1．聚丙烯酸钠(PAS)水溶液淬火介质

聚丙烯酸钠水溶液淬火介质有PAS－3及PAS－1两个牌号，其技术指标见表2－61。不同浓度的聚丙烯酸钠水溶液的冷却曲线见图2－57，不同浓度的聚丙烯酸钠水溶液的冷却性能与水、油的比较见图2－58，T8钢在聚丙烯酸钠水溶液及在油中淬火截面硬度分布的比较见图2－59。

表2－61　聚丙烯酸钠淬火介质技术指标

注:均有浓缩液。

图2－57　不同浓度的分子量为40000的聚丙烯酸钠水溶液的冷却曲线(φ20mm银球)

1．0.15%　2．0.20%　3．0.50%　4．1.5%　5．2.5%

图2－58　不同浓度高分子量聚丙烯酸钠水溶液与水、油冷却速度的比较(φ12.5×38mm不锈钢棒，测试温度20℃)

图2－59　φ30×90mm、T8钢试样在两种不同介质中淬火后沿截面的硬度分布

1．PAS－3(3%)　2．油

聚丙烯酸钠水溶液的冷却能力与其组成物的分子量、黏度等有很大关系，一般分子量大，黏度也高。同等浓度的水溶液，由于分子量和黏度的不同，冷却速度也不相同。分子量大、黏度高，其冷却速度比较缓慢;分子量小、黏度低，则冷却速度快。调整溶液的浓度，可获得水、油之间的最佳冷却速度。

常将聚丙烯酸钠浓缩液稀释成浓度(质量分数)为6%～25%的水溶液。最佳使用温度为20～40℃。分子量为500～3000，浓度(质量分数)为6%～8%时可替代铅浴，用于钢丝强韧化处理;分子量大于10000，浓度(质量分数)为3%的PAS－3水溶液，可取代N15机械油，用于渗碳钢淬火冷却;分子量小于10000，浓度(质量分数)为10%的PAS－1水溶液，可取代L－AN32全损耗系统油，用于中碳合金钢的淬火冷却;浓度(质量分数)为5%～10%的水溶液可用于低合金钢淬火冷却;大于10%(质量分数)的溶液可用于合金量较高的合金钢淬火冷却;浓度(质量分数)为25%的溶液可用于高速钢的淬火冷却。

PAS－3(3%)溶液的淬火效果见表2－62。

表2－62　活塞销淬火结果

2．聚丙烯酰胺(PAM)水溶液淬火介质

聚丙烯酰胺为无色透明的胶状体，单体含量7%，分子量≥150×10⁴，完全溶于水。由于聚合度和酰胺基的不同，其聚合物可以是水溶性的，也可以是油溶性的。聚丙烯酰胺失水后为白色无规则的粉末。将聚丙烯酰胺的胶状体放于容器中，加水溶解，升温至45～60℃，并进行搅拌，可得到黏稠液体;再加入添加剂，则制成聚丙烯酰胺淬火介质浓缩液。常用的两种淬火介质见表2－63。表中配方(1)是比较稀的一种，通常使用表中配方(2) 50号淬火剂，用水稀释100倍(浓度(质量分数)为0.5%的水溶液)后使用。水中加入少量聚丙烯酰胺淬火介质，即可显著降低冷却速度，使蒸汽膜冷却阶段延长;加入硝酸盐，可促使蒸汽膜冷却阶段缩短，提高高温区冷却速度;调整聚丙烯酰胺的浓度，可获得介于水、油之间的冷却速度。

表2－63　常用的两种聚丙烯酰胺淬火介质组成

此介质使用时，将浓缩液稀释至0.5%～0.7%(质量分数)，使用温度为20～45℃，可用于感应加热零件的淬火冷却。

由于聚丙烯酰胺水溶液调节浓度可调节冷却特性，因而适用于碳素钢、合金结构钢、弹簧钢、低淬透性工具钢的淬火。