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PAG淬火劑是以特定的聚醚類非離子型高分子聚合物(PAG)加上能獲得其它輔助性能的復(fù)合添加劑和適量的水而制成的。使用中,淬火液可能發(fā)生的變化主要有兩類:一類是其冷卻性能上的變化,另一類是其防銹和防腐敗等性能的變化。因?yàn)槭褂肞AG淬火劑的目的是調(diào)節(jié)水的冷卻特性,以下將重點(diǎn)討論冷卻特性的變化,只在最后提一下防銹和防腐敗問題。
淬火液的冷卻特性決定于其中PAG組分的特性和數(shù)量。其他提供輔助性能的添加劑對(duì)淬火液的冷卻特性幾乎沒有影響。淬火液中所含PAG聚合物的變化包括量的變化和質(zhì)的變化兩部分。
生產(chǎn)中,工件帶出與受高溫氧化分解都會(huì)使聚合物的量減少。淬火過程中,工件周圍液溫升高,PAG聚合物從溶液中脫溶出來并靠其潤(rùn)濕性以富水的包膜形式粘附在工件表面上,從而調(diào)整工件的冷卻速度。工件冷卻下來后,粘附在工件表面的聚合物又會(huì)回溶到淬火液中。
回溶需要一定時(shí)間,而生產(chǎn)中往往等不到聚合物回溶干凈就將工件從淬火液中取走。因此,工件帶出的液體中PAG含量往往高于所用淬火液中PAG的平均濃度。長(zhǎng)期、大量淬火后,淬火液中PAG的相對(duì)濃度必然逐漸降低,而其他添加劑組分的相對(duì)含量就隨之增長(zhǎng)。因此,回溶得越充分,淬火液中PAG組分的相對(duì)減少就越慢,即其冷卻特性越穩(wěn)定。
配制PAG淬火液的聚合物具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性,在室溫下與一般的酸堿不發(fā)生反應(yīng)。只有在約250℃以上的高溫且又有氧存在的條件下才被氧化分解。淬火過程中,粘附在工件表面的聚合物膜大部分可以因?yàn)槠渲屑捌渲車乃直粴饣3衷诓桓哂谒悬c(diǎn)的溫度。但緊接工件表面的部分仍然可能升到更高的溫度而發(fā)生氧化分解。
分子量低的氧化分解產(chǎn)物成氣體跑掉,其他部分則留在淬火液中。在高溫和機(jī)械剪切作用下發(fā)生斷鏈而又存留下來的PAG斷鏈產(chǎn)物也將不再具有原來調(diào)整冷卻特性的能力,而成為非有效成分存在于淬火液中。淬火液的濃度越大,淬火中工件表面形成的聚合物膜越厚,發(fā)生這種分解的量就越多。熱處理生產(chǎn)的產(chǎn)量越大,淬火液使用的時(shí)間越長(zhǎng),這種分解和斷鏈殘留物就越多。
添加劑組分無逆溶性,始終平均分布在溶液中,加上其濃度低,受高溫影響少,因此,生產(chǎn)中發(fā)生變質(zhì)的量也少,變質(zhì)產(chǎn)物也基本不揮發(fā)。添加劑組分的質(zhì)的變化,通常只降低淬火液的防銹和防腐敗性以及消泡性等輔助性能,而基本不影響淬火液的冷卻性能。
前面談到,淬火工件帶走的液體中,PAG組分的相對(duì)濃度往往高于淬火液的平均值。因此,經(jīng)過長(zhǎng)期使用的淬火液,添加劑組分的相對(duì)濃度總是比新配制的高。然而,生產(chǎn)中作補(bǔ)充的淬火劑通常具有固定的組分比例。于是,淬火液使用得越久,淬火量越大,以及淬火劑補(bǔ)充量越多,淬火液中添加劑及其變質(zhì)殘留物的相對(duì)濃度越高。相反,有效PAG組分的相對(duì)濃度也就越低。
自來水中加入PAG淬火劑而配制成PAG淬火液,因此自來水也是這種淬火液的組分。生產(chǎn)中,自來水容易揮發(fā),需要經(jīng)常補(bǔ)充。自來水不是蒸餾水,其中總含有少量但多種水以外的物質(zhì)。使用中,水揮發(fā)后,原來溶解在其中的不揮發(fā)物質(zhì)將留下來。結(jié)果,水中這些可溶物及其在使用中的可溶變質(zhì)殘留物的濃度會(huì)增高。這些物質(zhì)在水中積累起來,濃度會(huì)越來越高。時(shí)間一長(zhǎng),有的得到飽和,更多的部分就進(jìn)入沉渣中。
除淬火劑和水外,生產(chǎn)中不免會(huì)給淬火液帶進(jìn)其他物質(zhì)。如工件帶入的氧化皮,以及現(xiàn)場(chǎng)常見的可溶和不可溶物質(zhì)。其中的不溶物有的形成沉渣,有的懸浮在淬火液中??扇芪镆渤蔀槿芤旱慕M分,并通過積累使?jié)舛仍龃?。這些可溶和不溶的外來物質(zhì)就構(gòu)成淬火液中的外來污染物。外來污染物基本不影響淬火液的冷卻特性,但其中的可溶物會(huì)增大溶液的折光率,就構(gòu)成淬火液中的外來污染物。外來污染物基本不影響淬火液的冷卻特性,但其中的可溶物會(huì)增大溶液的折光率。