德国福斯油品集团供稿

据近期的新闻报道，由于许多工业爆炸和起火，造成大量机器的操作人员伤亡，酿成惨剧。油性淬火系统是常暴露于表面温度非常高的工件，使得目前许多使用大型油槽的工厂正在积极寻找水性的淬火介质，而使用含有聚合物的淬火介质用于高温金属的热处理更为安全，从而可以降低工人在易燃油槽旁工作的危险。水性淬火介质产品的优势在于不易燃、低油雾、降低车间污染和节约资源。出于这种原因，含有聚合物的水性淬火介质已成为福斯发展的方向。新一代的水性淬火油，有着适中的冷却速率、较低浓度和更好的经济性，适用于传统的淬火工艺。

1.现有的淬火介质

目前市场上大多数的水溶性的淬火介质都是基于PAG和PVP，这两种聚合物的使用都可以降低仅使用水时的冷却速度。这样，可以避免由于骤冷而造成金属爆裂或变脆。热的工件表面形成的蒸气膜会降低成形加工的冷却速度。含有不同聚合物的淬火液，会形成不同的蒸汽膜，具有不同的淬火特点。

（1）聚醚/聚烷氧基醇PAG，含PAG聚合物的淬火介质的逆溶点是63～85℃，在此温度中间液体会出现白色絮状物。保持较高浓度，可形成稳定的蒸汽膜（或产品悬浮膜），见图1。在马氏体形成的温度区间内，极限的淬火速率是200～350℃。

（2）聚乙烯基吡咯烷酮PVP，含有PVP聚合物的淬火介质，有着更为稳定的蒸汽膜，更适宜的冷却速度和更适宜的形成马氏体温度范围。且冷却速度与使用淬火油类似，见图2，因此在许多情况下，含PVP聚合物的淬火介质可以代替淬火油，并具有更好的安全性。

2.聚合物的浓度对于淬火油性能的影响

随着淬火溶液中浓度的增加，溶液的冷却能力明显下降。通过影响蒸汽膜沸腾阶段和马氏体转变温度时的淬火特质来实现降低淬火速率，图3的淬火曲线是两种聚合物在不同浓度下的冷却曲线，图3a是自来水、液体循环温度35℃，图3自来水循环。

3.聚合物的温度对于淬火油性能的影响

提高流体温度可以显著降低聚合物溶液的冷却速率，淬火溶液的温度和冷却性能有一定关系。含有PAG的淬火油，由于有较低的溶解度，温度范围十分有限，一般的应用温度范围为25～40℃。

另外一方面，PVP聚合物可以应用于较宽温度范围。如图3所示，这些产品可以应用到70℃的温度。

图1 PAG 膜沸腾阶段（20%浓度）

图2 PVP膜沸腾阶段

4.急需含有新型聚合物淬火介质代替现有淬火油

在低温条件下，含有PVP的聚合物淬火介质表现出来适宜的冷却速度，通常仅适用于油淬火的材料。由于一般的含有PVP聚合物的淬火介质存在蒸汽膜，在处理高合金材料时，需要较高的浓度。这将使得含有PVP聚合物的淬火介质成本更高，同时在淬火后的工件表面有淬火剂残留。如果含有PVP聚合物的淬火介质的蒸汽膜破裂，也会引起不均匀的冷却及工件在水溶性溶液中的剧烈反应。基于以上原因，我们开发出了新一代的含聚合物淬火产品。

5.新一代含聚合物淬火油

福斯开发了新一代的含聚合物的淬火油，来代替与含PVP聚合物类似品质的淬火油产品。由于进行了一些改进，消除了之前PVP产品的缺点。测试结果表明本产品系列产品弥补了水溶性PAG产品冷却性能与高性能淬火油之间的空缺。由于使用这类新型聚合物介质，现在可以在浓度为5%～7%的情况下来处理高合金材料。其积极的作用包括大大降低聚合物的沉淀，降低析出损耗，从而为客户节约大量成本。甚至不同的浓度，还可以适用于工具钢。

（1）福斯 THERMISOL QZS 系列产品，既安全又环保，可替代低粘度的淬火油使用。

（2）THERMISOL QZS 该系列产品可在材料表面形成能改善纯水及控制材料冷却速度的强油膜。

（3）该产品属于环保类产品，不含亚硝酸盐、酚类和杀菌剂，具有低泡沫性特性和优异的热稳定性。

6.应用范围

Thermisol QZS 系列拓宽了更广的应用范围。在包括感应淬火的热处理方式中，可加工的材料从非合金（如机钢和渗碳钢）到高合金（如工具钢），应用如图4所示。福斯的产品不仅用于各种钢材料的淬火，也可用于铝合金材料的淬火。速率和生成的硬度取决于浓度，典型浓度为5%～15%。

图3 冷却曲线图

图4