洛陽金潤寶科技公司在聚合物水溶液淬火介質(zhì)和類油聚合物水溶液淬火介質(zhì)方面的開創(chuàng)性研究(以三項利為代表)及其生產(chǎn)應(yīng)用為當(dāng)前“堅決打好污染防治攻堅戰(zhàn)”在熱處理行業(yè)代替污染嚴(yán)重的淬火油提供了技術(shù)及產(chǎn)品支持。

  本文對ZFQ-A型高分子類油聚合物水基淬火介質(zhì)在高鉻耐磨鑄件中的應(yīng)用，進(jìn)行比較詳細(xì)介紹，希望引起大家的關(guān)心和興趣。

  1、關(guān)于耐磨合金鑄鐵

  耐磨合金鑄鐵，主要在劇烈的摩擦磨損條件下使用。這里重點介紹干摩條件下工作的，像磨球，襯板，磨輥輥套等鑄件，要求有高的均勻的硬度，摩擦系數(shù)要大，這類鑄鐵叫耐磨鑄鐵。本文著重介紹，鉻系耐磨合金鑄鐵。

  在鉻含量為12%~28%的合金鑄鐵中，能形成Cr7C3，和Cr23C6合金碳化物，而其中Cr7C3具有高硬度，其硬度在Hv1400~1800。這樣高的硬度足以抵抗石英（Hv900~1280）的磨損。為使獲得的部碳化物為Cr7C3共晶碳化物，高鉻合金的鉻碳比應(yīng)為4~8。隨鉻含量增高，共晶碳量不斷下降，在含鉻量等于13%時，共晶碳量減至3.6%。提高碳含量能增加碳化物數(shù)量，他比提高鉻含量，增加共晶碳化物數(shù)量更有。鉻含量般控制在14%~28%，而碳量則根據(jù)耐磨件應(yīng)力來選擇，在低應(yīng)力下采用上限為3.2%~3.6%，中應(yīng)力下為2.8%~3.2%，高應(yīng)力下為2.4%~2.8%。單純高鉻鑄鐵的淬透性較差。若為提高其淬透性，般可加入鉬，錳，銅，鎳，等元素。鉬錳或鉬銅同時加入可有提高淬透性。含錳量太高，則劇烈降低Ms點，使殘余奧氏體量增加。硅可降低淬透性，故般控制在0.8%以下。

  高鉻鑄鐵中加入釩、鈦、稀土金屬，可以細(xì)化共晶組織和碳化物。高鉻鑄鐵中的Cr7C3碳化物不以網(wǎng)狀出現(xiàn)，其韌性比般白口鑄鐵好。

  2、高鉻耐磨鑄件常用號及其熱處理工藝

  2.1，高鉻耐磨鑄件常用號

  燃煤電廠碎煤機(jī)耐磨件技術(shù)條件，DL/T1604-2016規(guī)定：碎煤機(jī)環(huán)錘，錘頭等選用，BTMCr12，BTMCr15，BTMCr20，和BTMCr26。這四個號的金相組織為：碳化物+回火馬氏體+殘余奧氏體，或碳化物+奧氏體及其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。

  燃煤電廠磨煤機(jī)耐磨件技術(shù)條件DL/T681-2012，規(guī)定：鑄造磨球的號是，ZQCr26，ZQCr20，ZQCr 15，ZQCr 12，ZQCr8，ZQCr 5和ZQCr2。球磨機(jī)襯板的號是BTMCr12，BTMCr15，BTMCr20和BTMCr26。中速磨煤機(jī)磨輥、輥套、磨盤、襯板的號是，BTMCr15，BTMCr20和BTMCr26。以上各個號的化學(xué)成分，金相組織和使用性等。

  2.1.1高鉻耐磨材料在磨球上的應(yīng)用

  表1鑄造磨球的化學(xué)成分（質(zhì)量分析）

  2.1.2高鉻耐磨材料在襯板上的應(yīng)用

  高鉻白口鑄鐵襯板以其高硬度、高強(qiáng)度和高耐磨性而著稱，在外已被廣泛使用，在制作水泥工業(yè)球磨機(jī)襯板中，般壽命在5a以上。近年來，內(nèi)在這方面也取得了很大的發(fā)展，據(jù)資料介紹，內(nèi)制造的高鉻白口鑄鐵溝槽襯板成功應(yīng)用于Φ3m×9m大型磨機(jī)上，已連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)6a以上。目前，高鉻白口鑄鐵襯板在水泥工業(yè)球磨機(jī)上，從Φ2.2m、Φ2.4m、Φ3m中小型磨機(jī)到Φ3.8m、Φ4.2m、Φ5m、Φ5.4m大型和大型磨機(jī)都實現(xiàn)了安生產(chǎn)，取得了較好經(jīng)濟(jì)和社會益。別是用于Φ5.4×15.5m大型磨機(jī)襯板，可完替代進(jìn)口產(chǎn)品。

  高鉻白口鑄鐵襯板制造和使用中應(yīng)注意以下問題：

  1）高鉻白口鑄鐵襯板的失形式主要是斷裂和磨損，斷裂失常使高鉻白口鑄鐵襯板的生產(chǎn)和推廣應(yīng)用受到很大影響。其中，鑄造缺陷，如疏松，縮孔，氣孔，夾雜等是造成斷裂的主要原因。因此，襯板制備過程中不允許有超標(biāo)的鑄造缺陷存在。

  2）襯板應(yīng)小而厚，單螺栓孔為宜，對大而薄或雙螺栓孔襯板的生產(chǎn)和使用應(yīng)別注意。

  3）高鉻襯板在安裝時，凡有螺栓孔的襯板，螺栓固定要緊實牢固。安裝面與筒體面應(yīng)為面接觸， 好選用橡膠墊做墊層，嚴(yán)禁無任何鋪墊而直接安裝和使用高鉻襯板。安裝完畢進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)時，磨機(jī)內(nèi)必須填充定量的物料方可運(yùn)行，嚴(yán)禁空磨運(yùn)轉(zhuǎn)。

  4）目前內(nèi)為了降低成本，開發(fā)了無鉬鎳高鉻合金鑄鐵襯板，其熱處理工藝應(yīng)視鑄件壁厚、結(jié)構(gòu)、裝爐量及四季溫度變化情況而定。

  5）襯板在鑄態(tài)開箱、清理打磨、熱處理裝筐等搬運(yùn)中應(yīng)輕拿輕放，防止碰撞，防止鑄態(tài)裂紋的產(chǎn)生。高鉻白口鑄鐵襯板的含碳量的選擇，應(yīng)考慮到它的使用工況。高鉻合金白口鑄鐵般是指鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)在12%~28%，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2.4%~3.6%的合金白口鑄鐵。它的*點是高硬度的Cr7C3型共晶碳化物，呈菊花狀彌散分布于馬氏體基礎(chǔ)上，減少了對基體的割裂作用。因此，高鉻白口鑄鐵襯板具有強(qiáng)度和硬度高，韌性和耐磨性好等點。目前內(nèi)外大量應(yīng)用于大型水泥磨機(jī)上，般使用壽命，（倉）達(dá)到6~8a，二、三倉達(dá)到12a以上，表現(xiàn)出了良好的耐磨性。

  但是實際使用中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)碳含量選擇不合理時，高鉻白口鑄鐵襯板易出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，別在些大型磨機(jī)上尤為明顯。通常，對沖擊載荷較大的工況般采用低碳高鉻白口鑄鐵襯板；對沖擊載荷較小的工況采用高碳高鉻白口鑄鐵襯板，以便充分發(fā)揮材料的耐磨性能。如ω(C)=2.40%~2.65%的Cr15襯板可用于Φ4.2m以下磨機(jī)（倉）；ω(C)=2.65%~2.85%的Cr20、Cr26襯板可用于Φ4.2以上磨機(jī)；磨前有預(yù)粉系統(tǒng)，如“輥壓機(jī)+水泥磨”，平均球徑≤60mm，碳含量再高些，可保證倉使用壽命達(dá)到8~10a，二、三倉使用壽命更長。磨頭襯板可選用中（低）碳高鉻白口鑄鐵；出料蓖板可選用中、高碳高鉻白口鑄鐵；分塊組合成的隔倉板可選用低碳高鉻白口鑄鐵。

  2.2高鉻耐磨鑄件的熱處理工藝

  過去在行業(yè)里，高鉻耐磨鑄件（以下簡稱鑄件）普遍采用粗放式的空冷、風(fēng)冷或者風(fēng)霧冷的方式實現(xiàn)淬火。然而，傳統(tǒng)的工藝存在鑄件迎風(fēng)面和背風(fēng)面的冷卻不均勻問題，導(dǎo)致硬度分散性大，甚至出現(xiàn)硬度不足，降低鑄件使用壽命。對于厚大鑄件只能采用冷卻速度更快的淬火油進(jìn)行淬火，但使用淬火油產(chǎn)生煙氣的污染和存在火災(zāi)隱患。當(dāng)前生產(chǎn)廠家都不再用淬火油淬火。

  曾經(jīng)有人提出利用水和空氣作為淬火介質(zhì)，對直徑80mm的Fe-2.4C-12Cr，高鉻鑄球進(jìn)行多次循環(huán)淬火-分配-回火工藝（MQ-P-T）處理，并與常規(guī)的空冷和油淬處理的高鉻鑄球進(jìn)行對比，獲得了較高的綜合力學(xué)性能。但這種方法對于復(fù)雜形狀厚薄不勻的鑄件，生產(chǎn)中操作起來很困難，暫時不宜推廣。目前在行業(yè)中，正在按照我們提出的三槽理論，采用金潤寶類油聚合物水基淬火介質(zhì)代替淬火油，實現(xiàn)鑄件的綠色環(huán)保熱處理！

  3、金潤寶ZFQ-A型高分子類油聚合物水基淬火介質(zhì)的性

  (類油聚合物水基淬火介質(zhì)代替淬火油的理論依據(jù)）

  3.1、ZFQ-A型高分子類油聚合物水基淬火介質(zhì)的性能

  本產(chǎn)品為種高分子類油聚合物水基淬火介質(zhì)，無色至淡黃色透明粘稠液體，PH與自來水相同。使用時無毒，不燃燒，無煙霧，無火災(zāi)危險，無污染，不老化，使用壽命長等點，使用時只需補(bǔ)充原液，無需整槽更換。

  3.2、使用范圍

  適用于厚大件高鉻鑄鐵（Cr15 Cr20 Cr26 Cr28等各號高鉻鑄鐵），冷、熱雙金屬復(fù)合高鉻鑄鐵錘頭，反擊破中大型板錘，立磨上用高鉻鑄鐵輥套等各種高鉻鑄鐵工件；高鉻鋼，高、中、低鉻合金鑄鐵，高、中、低合金鋼，高速鋼、合金工具鋼、模具鋼，合金球鐵，高鉻鋼球的淬火。

  原液與自來水的配比比例為1:6~1:15之間，本淬火介質(zhì)無逆溶性，工件淬火后得到的硬度不受此淬火介質(zhì)水溶液溫度的影響，在工件淬火前不需要把淬火液預(yù)熱可直接淬火。

  淬高鉻鋼球，原液與自來水配比為1:8~1:15即可。在淬厚大件高鉻鑄鐵工件時，工件重量與淬火劑所配制的水溶液重量之比冬季1:1.5~1:2.5之間，夏季1:1.5~1:3之間。1噸A型系列母液與自來水混合配制成水溶液，可次性淬入高鉻鑄鐵件重量為2.5~5噸之間。

  淬厚大件高鉻鑄鐵件適宜的ZFQ-A型淬火介質(zhì)的濃度：原液與水配比1:6，其 大冷卻速度，15℃/s~20℃/s之間， 大冷卻速度所在的溫度在780℃~830℃之間，在300℃的冷卻速度小于6.5℃/s，在300℃到200℃馬氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)域內(nèi)所用時間大于20秒(s)，（采用冷卻介質(zhì)測定儀測定，測定溶液溫度30℃。）。

  本產(chǎn)品適用性廣，淬透性強(qiáng)，硬度高，并且均勻，不淬裂，使用量少，可減少貴金屬的加入量，降低原材料的生產(chǎn)成本。

  因此，ZFQ-A型淬火介質(zhì)淬火比采用風(fēng)冷加霧冷淬火的設(shè)備簡單，操作方便，使用可靠，產(chǎn)品質(zhì)量高，在鑄件化學(xué)成分配置合理，熱處理工藝參數(shù)正確的情況下，可以使沖擊值提高，碳化物呈彌散分布且使用中不易剝落，甚至使高鉻鑄鐵工件的耐磨性提高30%-50%或更高。別是淬厚大件高鉻鑄鐵有其優(yōu)勢，不淬裂，淬透性強(qiáng)，硬度高且均勻。

  3.3、ZFQ-A型淬火介質(zhì)與油、水、風(fēng)冷+霧冷的冷卻性對比見表3（類油聚合物水基淬火介質(zhì)代替淬火油的理論依據(jù)）

  由表3可見，ZFQ-A型淬火介質(zhì)在300℃時的冷卻速度在6.4℃/s至13℃/s，正好處于普通淬火油6.5℃/s和快速淬火油16.4℃/s之間。而它們的 大冷速在17.1℃/s至19.8℃/s。都小于普通淬火的83.5℃/s和快速淬火油的114.3℃/s。這些數(shù)據(jù)充分顯示了它們的類油性！

  這就提供了類油聚合物介質(zhì)代替淬火油的可能性！在類油聚合物淬火介質(zhì)的研究上，我們正接近際水平！

  表3、ZFQ-A型淬火介質(zhì)和油、水、風(fēng)冷+霧冷的冷卻性

  注：性溫度是指穩(wěn)定的蒸汽膜發(fā)生破裂的溫度，也是沸騰冷卻階段開始的溫度。

  4.ZFQ-A型淬火介質(zhì)在厚大高鉻鑄鐵件輥套上的應(yīng)用

  淬厚大件高鉻鑄鐵件輥套適宜的ZFQ-A水基淬火介質(zhì)的濃度：與水配比1:6-1:7之間，其 大冷卻速度為15℃/s~20℃/s， 大冷速度所在的溫度在770℃~820℃之間，在300℃的冷卻速度小于7℃/s，在300℃-200℃馬氏體轉(zhuǎn)變溫度所用的時間大于20秒(s（)采用冷卻介質(zhì)測定儀測定，測定溶液溫度30℃ISO9950標(biāo)準(zhǔn)）。

  5、結(jié)束語

  5.1本公司對ZFQ-A型高分子類油聚合物水基淬火介質(zhì)的冷卻性進(jìn)行了長期深入研究。對十種配比的淬火介質(zhì)和清水、快速淬火油、普通淬火油以及風(fēng)冷的冷卻性進(jìn)行了測定（ISO9950）,工作量十分龐大。測定結(jié)果表明：ZFQ-A型系列水基淬火介質(zhì)在300℃時的冷速在6.4℃/s~13℃/s，正好處于普通淬火油6.5℃/s和快速淬火油16.4℃/s。而它們的 大冷速在17.1℃/s~19.8℃/s，都小于普通淬火油的83.5℃/s和快速淬火油的114.3℃/s。這些數(shù)據(jù)都充分顯示了它們的類油性。這就提供了類油聚合物水基淬火介質(zhì)代替淬火油的可能性！而多年來的生產(chǎn)實踐也證明類油聚合物淬火介質(zhì)代替淬火油是完成功的，已獲得了用戶的廣泛認(rèn)可。

  5.2、ZFQ-A型類油聚合物水基淬火介質(zhì)成功地應(yīng)用于高鉻耐磨鑄件的熱處理，比過去的空冷工和油淬工藝質(zhì)量更可靠，而且沒有任何污染。

  5.3、金潤寶科技公司在聚合物水溶液淬火介質(zhì)和類油聚合物水溶液淬火介質(zhì)方面的開創(chuàng)性研究及其生產(chǎn)應(yīng)用為當(dāng)前“堅決打好污染防治攻堅戰(zhàn)”，在熱處理行業(yè)代替污染嚴(yán)重的淬火油提供了技術(shù)及產(chǎn)品支持。