熱處理生產(chǎn)中使用全損耗系統(tǒng)用油淬火冷卻存在兩個(gè)主要問題：①尺寸較大的工件，油冷處理時(shí)出現(xiàn)硬度偏低，力學(xué)性能不能滿足技術(shù)條件的現(xiàn)象。②油冷處理勞動(dòng)條件差、易引起火災(zāi)和污染環(huán)境。為了克服油冷處理的缺點(diǎn)和弊端，出現(xiàn)了許多新型的淬火冷卻介質(zhì)，其中以水基聚合物淬火冷卻介質(zhì)的應(yīng)用最為廣泛。從可持續(xù)發(fā)展和技術(shù)發(fā)展的角度看，水基聚合物淬火冷卻介質(zhì)取代油也是一個(gè)必然趨勢(shì)。

本文以40CrNiMo合金鋼鍛件為載體，開展水基聚合物淬火冷卻介質(zhì)取代油冷的可行性研究。研究水基聚合物淬火冷卻介質(zhì)對(duì)鍛件組織和性能的影響，從而為其在熱處理生產(chǎn)中的應(yīng)用提供重要的技術(shù)參考。

1.試驗(yàn)材料

（1） 40CrNiMo合金鋼鍛件

40CrNiMo合金鋼的主要成分見表1，采用模鍛成形，鍛件最厚處為30mm。

（2）KR6480淬火冷卻介質(zhì)

KR6480淬火冷卻介質(zhì)是由聚烷撐乙二醇類有機(jī)聚合物（主要成分）、抗腐蝕劑、殺菌劑和其他添加劑組成的高濃度溶液，使用時(shí)稀釋至合適的濃度，KR6480逆溶點(diǎn)為75℃±3℃。原液的特性數(shù)據(jù)，如表2所示。

2.試驗(yàn)設(shè)備

中溫箱式電阻爐、KR智能型淬火介質(zhì)冷卻特性測(cè)試儀、手持式折光儀、50kN電子拉力試驗(yàn)機(jī)、持久試驗(yàn)機(jī)、金相顯微鏡等。

3.試驗(yàn)方法

40CrNiMo鍛件采用相同的正火和調(diào)質(zhì)工藝，只是淬火后采用不同淬火冷卻介質(zhì)冷卻。測(cè)試各種狀態(tài)鍛件的組織和性能，考察應(yīng)用不同淬火冷卻介質(zhì)，對(duì)鍛件組織和性能的影響。

二、試驗(yàn)結(jié)果

1.不同濃度KR6480的冷卻特性試驗(yàn)結(jié)果

不同濃度淬火冷卻介質(zhì)的冷卻特性數(shù)據(jù)，如表3所示。

2.KR6480淬火冷卻介質(zhì)在不同液溫下的冷卻特性試驗(yàn)結(jié)果

測(cè)試8%、15%、30%、40%四種濃度的淬火冷卻介質(zhì)在20℃、30℃和50℃三種液溫下的冷卻特性數(shù)據(jù)，如表4所示，不同溫度冷卻曲線如圖l所示。

3.鍛件組織和性能測(cè)試結(jié)果

（1）鍛件組織測(cè)試結(jié)果

不同熱處理狀態(tài)鍛件的金相組織如圖2~圖6所示。各組鍛件的組織均為典型的素氏體。

（2）鍛件性能測(cè)試結(jié)果

熱處理后檢測(cè)試件硬度和送檢沖擊和拉伸性能。檢測(cè)結(jié)果如表5所示。

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