PAG水溶性淬火介质研究报告(1)

1、研究报告项目名称:PAG水溶性淬火介质热稳定性、环保与冷却特性研究合同编号承研方:中国科学技术大学项目负责人:彭良明编制日期:二零一零年十月三十一日目录一、研究内容与目标 3二、研究成果 3（一）淬透性 （圆柱形工件淬透临界直径 ） 测定 3（二） 、高纯PAG化学热稳定性测定及环保特性评价 41. 三种高纯 PAG 及其 15%水溶液外观比较 42. 三种高纯 PAG 差热-热重 （DSC-TG） 分析 53. 三种高纯PAG化学热稳定性的气相色谱-质谱联用（GS-MS）分析 8（三） 、三种 PAG 水溶液对合金钢淬火冷却特性评价 121. 不同淬火介质对三种相同直径合金钢工件的冷却特性

2、122. 15%SA-PAG水溶液对相同直径不同材质工件淬火时冷却特性比较 153. 工件直径对 15%SA-PAG 水溶液冷却特性的影响 164. 搅拌对 15%SA-PAG 水溶液冷却特性的影响 185. 同浓度不同生产厂家 PAG冷却特性比较 19（四） 、淬火介质冷却特性参数物理含义 20（五）、不同淬火介质对三种合金钢淬火及回火后组织比较 21（六）、水、 PAG 淬火介质对不同材质铝合金的淬火冷却试验 231. 水、 15%SA-PAG 水溶液对两种铝合金淬火的冷却特性 232. 不同淬火介质对 2A12、 ZL114A 两种铝合金淬火后组织比较 25三、结论 301. 关于三种合

3、金钢的淬透性 302. 关于三种PAG物理、化学及热稳定性与环保特性 303. 关于 PAG 水溶液冷却特性 31、研究内容与目标1. 高纯 PAG 化学热稳定性测定及环保特性评价；2.不同浓度PAG水溶性淬火介质关于合金钢 （30CrMnSiA、40CrNiMoA、2Cr13）等材 料的淬火冷却特性比较研究 （与水、油比较 ），建立相应的应用工艺规范。二、研究成果（一） 淬透性 （圆柱形工件淬透临界直径 ） 测定钢的淬透性是指刚在淬火时能够获得马氏体组织的倾向， 它是钢的一种固有属性。 淬透性也叫可淬性，取决于钢的淬火临界冷速的大小。钢的淬透性是正确选用钢材和制 定热处理工艺的重要依据之一。

4、如果工件淬透了，则其表里的性能就均匀一致，能充分 发挥钢材的机械能潜力，如果没淬透，则表里的性能存在差异，尤其是在回火后，心部 的强韧性将比表层的低。从理论上讲，淬硬层应当是具有全马氏体组织的深度。但实际上要用测硬度的方 法来确定这一深度是很困难的，因为当工件中某一部分淬火后得到马氏体+少量索氏体时，通常在硬度值上没有明显变化，而 只有当马氏体的含量下降到 50%时，硬度才会发 生剧烈变化，而在金相组织上也有明显特征。 此外在断口上也呈现着由脆性断裂到韧性 断裂的转化。鉴于以上原因，便人为的将淬硬层深度规定为从表面至半马氏体组织区的 距离。本试验针对上述三种合金钢材料，以贵方所提供相关材料在水

5、、油介质中的淬透 性数据为参考，利用机加工与线切割方式分别加工获得不同直径的柱状工件，三种材料 30CrMnSiA、40CrNiMoA、2Cr13 直径分别为 40、120、180 mm,高度均为 120 mm。 其中30CrMnSiA、40CrNiMoA采用15%PAG水溶液作为淬火介质，2Cr13采用20#机 油作为淬火介质。淬火后利用线切割从半高处切割获得厚度均为10 mm的薄饼，如图1 所示，将其中一表面磨光，从表层沿心部进行大体等间隔（约为24 mm）取点测定其洛氏硬度，根据硬度值变化最快点确定淬透临界直径数值。测试结果如图 2所示：图1不同材料硬度测试试样 40CrNiMoA+ 驚

6、水诫淬 a CrMnSiA.910 C, 15%PAG水液淬-40淬透临界直径：100 mmd=40nim全淬透d=180mni全淬透20010203040506070d/mm （表面*心部）图2 HRC随工件半高处从表面至心部距离的变化关系根据图2数据可以判断，30CrMnSiA钢在15%SA-PAG水溶液中的淬透直径 不小于40 mm, 40CrNiMoA钢在该介质中的临界淬透直径约为 100 mm,而对于直径为180 mm 的马氏体2Cr13不锈钢柱形工件，在20#机油中则可完全淬透，表现出很好的淬透性。（二）、高纯PAG化学热稳定性测定及环保特性评价1.三种高纯PAG及其15%水溶液外

7、观比较样品编号：SA、SB与SC,分别对应于北京联创嘉业科技有限公司提供的原装进口UCONE，科润KR6480与白色桶装PAG （厂家不详）。图3与图4分别为三种高纯PAG 及其15%水溶液外观比较。(a)(b)(c)图3三种纯PAG外观比较:(a) SA, (b) SB, (c) SC。(a)(b)(c)图4三种15%PAG水溶液外观比较：(a) SA, (b) SB, (c) SC。外观比较发现，高纯原装进口 UCONE型(SA) PAG及其水溶液均是清澈透明的均 匀溶液，室温下相比SB、SC粘度小，流动性好,与水的互溶性优良且无异味；两种国产 纯PAG及其水溶液均较浑浊，粘度较大，尤以S

8、C为甚，且呈黄色有异味，与水的互溶 性较差。因此，基于后续热物化稳定性分析，此处以进口 UCONE型PAG为考察重点，与 其他两种国产PAG仅作简单对比研究。2.三种高纯PAG差热-热重(DSC-TG)分析取三种高纯PAG各1毫升，利用SDT Q600 DSC-TG差热热重分析仪分别在空气和N2保护气氛中加热至800 C,电脑自动采集相关数据，获得如图57所示的差热-热重 分析曲线。DSC-TGA (SA-iii air)DSC-1 GA (SA-in N:) l 占 a i a2QC400eoo00rcmpciratuffi：工)(a)令兰三=LM舄 in JJJ L- L-却me_2_0

9、5 01a.OL-0亠点二3TS图5咼纯SA-PAG的DSC-TG差热-热重分析曲线W 3fl0 MO SOD7WTe：mprrnHire (X?)(b):(a)空气中，(b) N2中。DSCTGA (SP hi air)DSC TGA (SB hi FQ4QQ6Q0TemperatwiY (V)(a)Ema詈?壬*1.a.s.4.2a G 山60.0 日era100200300400500 GQQ TOO BOOI peratuiv (X?)D 9 O00 爭 4Ttms-?(b)图6高纯SB-PAG的DSC-TG差热-热重分析曲线：(a)空气中，(b) N2中DSC TGA (SC in

10、Mr)DSC TGA (SC iiiN2)Hl .11Ar J0an gjTftBW.TemperatureI 奇*i-04fT.MTCI5JO.9JT；-EacuM-a 孑工曳一 0 $ o v 11J1.6r rnwL - aI 亠 |.1W 200300 4QQ 500600700 9DDTi-umcrihtNixlCii(a) (b)图7高纯SC-PAG的DSC-TG差热-热重分析曲线：(a)空气中，(b) N2中由图5可见，SA-PAG在空气和N2气氛中的热重变化情况既相似又有所不同。在 低温阶段(200 C),均存在因挥发而引起重量减少与吸收热量的过程， 主要归因于PAG 中存在的

11、溶剂分子与未共聚的单体小分子。并且在空气中，挥发在较低的温度下 (155 C)发生，而在N2中，挥发则在较高温度下(193 C)结束。随温度继续升高， 在两种气氛中均发生了 PAG共聚物的分解，但分解过程结束时对应的温度是不同的， 空气中主要的分解过程终止于 300 C左右，而N2中则可延续至400 C左右。此外，空 气中的另外迥异之处还在于后期加热升温阶段，还因不完全燃烧产生了小部分游离C，导致试验结束后容器表面附着了少量似碳黑色物，这也可从热重分析所获得的能量曲线 所反映出的能量变化情况得到印证。由图6及图7可以看出，SB、SC两种国产PAG的DSC-TGA曲线与进口 SA-PAG 的存在

12、相当明显的区别。主要表现为：(1)在低温阶段(200 C), SB、SC较易挥发， 且挥发量占总失重量的50%以上，因此其物理稳定性较差；(2)空气中两者的分解过程 大致终止于380 C左右，N2保护下终止于420 C左右。PAG是由聚环氧乙烷(聚氧化乙烯)和聚环氧丙烷(聚氧化丙烯)的共聚物添加防 腐剂、消泡剂以及防锈剂(如亚硝酸钠)等组成。PAG的分子式可表示 为H-(OCH2 CH2)n-(OCH2 CH)m-OHI 其中-(OCH2 CH2)n-为亲水链，-(OCH2 CH)m-OH 为CH3CH3疏水链，因此具有独特的逆溶性，调整二者的比例，可以得到7080C的逆溶点。即在室温下完全溶

13、于水呈清澈均匀的溶液，而在一定高温下从水中析出为不溶解相，当 溶液冷却下来，聚合物又重新溶于水中。PAG的逆溶温度为n/m的函数：n/m越大，聚合物从水中析出的温度越高，淬火液稳定性越好，带出量越小。加热过程中的分解产物可在后面的气相色谱 -质谱联用分析中加以确定。值得注意 的是，进行差热分析前，我们取了大致 100毫升高纯SA-PAG在空气炉中缓慢加热，观 察了升温过程中所发生的变化情况。大致如下：150 C前，溶液基本上无变化，190 C时有少量气泡排出，200 C时气泡数量增多，开始微沸，250 C排出气体量显著增加， 300 C时，开始冒黑烟，溶液颜色加深，呈橙黄色，330 C溶液开始

14、燃烧，溶液呈棕褐色。因此，可以推断，PAG在加热升温过程中，伴随着包括挥发、分解与燃烧等系列物 理化学过程，这与DSC-TG过程完全是对应的。3.三种高纯PAG化学热稳定性的气相色谱-质谱联用（GS-MS）分析取三种高纯PAG各3毫升在Agile nt 6890/Micromass气相色谱-质谱联动仪上充氦 气保护加热，在450 C时进行裂解分析，电脑自动记录裂解过程中所产生的不同时刻碎 片-离子峰，根据质荷比m/z确定碎片产物分子式或官能团。比较相应图表可以发现，450 C时三种PAG均在短时间内发生裂解，产物十分复 杂，并且绝大部分产物含N，由于裂解是在氦气保护气氛中进行的，因此可以推断产

15、物 中的N应该来自于原料。前已述及，PAG中含有多种添加剂，最有可能源于作为防锈 剂的亚硝酸钠。从总体上看，SA样品即进口 UCONE PAG化学热稳定性优于其他两种 PAG，因为其裂解产物峰强较低。作为淬火剂，PAG溶液使用温度通常控制在2050 C, DSC-TG分析表明，高纯SA-PAG在150 C之下表现出了良好的化学热稳定性， 因此是 环保的。USTC-CA064100Agilent 6890/Micromass GCT-MS20100920-3SC-6-ei+SC样品15.3420.24(c)2.006.008.0010.0012.0014.0016.0018.0020.0022.

16、0024.0026.0028.0020-Sep-2010 16:32:32TOF MS EI+TIC4.49e430.00-. Time32.00图8三种PAG样品气相色谱-质谱图：(a) SA, (b) SB, (c) SC。表1 SA样品裂解主峰质荷比m/z与相应的碎片产物分子式/官能团#1GCT-MS-SA 样品时间/sm/zFormula3.95429CHO44C2 H4 O7.94842C2 H4 N44C2 H6 N56C3 H6 N86C4 H8 N O100C5 H10 N O10.60229CHO42C2 H4 N86C4 H8 N O100C5 H10 N O116C5 H

17、10 N O211.40829CHO42C2 H4 N44CO256C3 H6 N86C4 H8 NO100C5 H10 N O15.33642C2 H4 N56C3 H6 N74C3 H8 N O86C4 H8 N O100C5 H10 N O118C5 H12 N O2表2 SB样品裂解主峰质荷比m/z与相应的碎片产物分子式/官能团#2 SB样品时间/sm/zFormula3.88018H2O29NO10.65574C3 H8 N O86C4 H8 N O102C5 H12 N O15.035118C5174C11 H12 N O15.25545C2H5O56C3 H6 N74C3 H8

18、N O118C5 H12 N O218.34945C2H5O118C5H12NO2162C7 H16 N O3表3 SC样品裂解主峰质荷比m/z与相应的碎片产物分子式/官能团#3 SC样品时间/sm/zFormula4.16118H2O29CHO42C2H4N44CO213.63574C3H8NO100C5H10NO118C5H12NO214.52374C3 H8 NO118C5H12NO215.33574C3 H8 NO118C5H12NO216.902118C5H12NO2132C6 H10 N O217.97645C2 H5 O74C3 H8 N O118C5H12NO2162C7H16

19、NO320.23698C5H10N2125C7H13N2143C7H15N2O187C9H19N2O2（三）、三种PAG水溶液淬火冷却特性评价PAG淬火剂的冷却过程取决于淬火剂溶液的逆溶效应，当工件淬火时，经过蒸汽 膜阶段、沸腾阶段后，工件周围的液体温度高于逆溶点，PAG析出，并在工件表面形成一个PAG的溶质膜，降低了溶液从工件吸热的能力。工件冷却速率部分的通过聚合物 溶质膜的热传导特性得到控制。要获得特殊的热传导性能取决于所采用的淬火介质类 型、浓度、搅拌速率和液温。通过调整这些参数，可以使淬火冷却速率在很宽的范围内 变化，介于水和油之间。采用高灵敏度K型热电偶连续（100个温度数据/秒）测

20、量工件的心部温度，借助单 通道USB温度采集器与电脑相连，实现温度自动采集与记录，获得三种合金钢在不同 浓度PAG水溶液、水及油中的淬火冷却曲线（温度一时间曲线），对温度一时间曲线进 行一次微商即可计算出曲线上每点对应的冷却速度，于是在一张温度一时间曲线图上通 过计算机处理还可得到表示冷却速度一温度及冷却速度一时间关系的曲线。从冷却曲线可以观察到整个淬冷周期的冷速，并且记录下在热处理操作期间实际工件淬冷时所发生 的冷却机制，准确给出到达任何温度的时间，在任何时间的温度以及冷却越过某一温度 范围所需的时间。同时考察了工件尺寸、搅拌及不同厂家所提供PAG等因素对淬火冷却过程的影响。试验工件是由同长

21、度等值径的两段焊接而成，如图9所示。图9 20mm工件。1.不同淬火介质对三种相同直径合金钢工件的冷却特性图10a, b, c分别为相同直径三种合金钢工件在不同淬火介质中淬火时的冷却特性曲 线。表46列出了相关冷却特性数据。cooli.Bg speed ( T2 /secomd)25507510012515115200225250twc (second)(b)1100coiolln speed ( /secoiiid)1000900fiOO700005004003002001QD9D100104130156IS2SOS234260tine (second)(C)图10相同直径三种合金钢工件在不

22、同淬火介 质中淬火时的冷却特性比较。表4 30CrMnSiA- 20mm不同浓度SA-PAG水溶液及水、油中的冷却特性淬火介质最大冷速CC /s）最大冷速对应温度（C ）300 C冷却速度（C /s）水80.761645.2PAG (5%)73.769426.1PAG (10%)56.974324.9PAG (15%)54.470418.8油44.18012.1表5 40CrNiMoA- 20mm不同浓度SA-PAG水溶液及水、油中的冷却特性淬火介质最大冷速（C /s）最大冷速对应温度（C ）300 C冷却速度（C /s）水69.765229.6SA-PAG (5%)60.367326.9SA

23、-PAG (10%)56.668323.6SA-PAG (15%)55.966624.9油38.07401.2表6 2Cr13- 20mm不同浓度SA-PAG水溶液及水、油中的冷却特性淬火介质最大冷速（C /s）最大冷速对应温度（C ）300 C冷却速度（C /s）水97.174124.5SA-PAG (5%)82.858322.6SA-PAG (10%)70.866517.6SA-PAG (15%):65.364728.1油40.46683.2结果表明：515%PAG水溶液的淬火冷却能力介于水与油的之间，其最大冷速对应 温度亦介于水与油之间；PAG水溶液的最大冷速及300 C冷速随其浓度增高

24、而降低。2. 15%SA-PAG水溶液对相同直径不同材质工件淬火时冷却特性比较图11比较了 15%SA-PAG水溶液对相同直径不同材质工件淬火时的冷却特性 ,表7 列出了相关冷却特性数据。研究发现，钢的含碳量与合金化程度不同，其导热性与马氏体转变的难易程度亦不 同,因此，使用相同的15%SA-PAG水溶液淬火介质时,获得不同的冷却特性。大致规律 为：含碳量越高，合金化程度越高，马氏体转变越容易实现；对应的最大冷速与300 C冷速亦越大。正因为如此,对2Cr13马氏体不锈钢使用15%SA-PAG水溶液淬火时常出现淬裂现象，如图12所示。图11 15%SA-PAG水溶液对相同直径不同材质工件淬火时

25、的冷却特性比较。(a)宏观裂纹(b)微观裂纹图12 2Cr13马氏体使用15%SA-PAG淬火时淬裂现象(a)宏观裂纹(b)微观裂纹表7 15%SA-PAG水溶液对不同材质20mm工件淬火时的冷却特性比较材质最大冷速(C /s)最大冷速对应温度(C)300 C冷却速度(C /s)30CrM nSiA54.470418.840CrNiMoA55.966624.92Cr1365.364728.13.工件直径对15%SA-PAG水溶液冷却特性的影响图13a, b, c分别为15%SA-PAG水溶液对三种合金钢不同直径工件的冷却特性曲线， 表8列出了相关冷却特性数据。结果表明：随工件直径增大,介质的最

26、大冷速与300 C时的冷却速度均降低,这主 要由于大尺寸工件传散热能力降低所致。因此，在实际生产中，应注意采用合理的工件尺寸以防止因冷速较低而产生淬不透 的现象。coolijnjg speed ( 2 /secoiui)D1326395Z1831104117130thw (second)(a)cooling speed C/second)14212S3542370900140040 mmo o o o O20 mm材质：2Cr13丄 介质：15%SA-PAG0142e 425f7ftS499112140Sj* (secoBijd )(C)图13工件直径对15%SA-PAG水溶液冷却特性的影响：

27、(a) 30CrMnSiA, (b) 40CrNiMoA, (c) 2Cr13。表8 15%SA-PAG水溶液对不同直径40CrNiMoA工件淬火时的冷却特性比较材质工件直径(mm)最大冷速(C /s)最大冷速对应温 度C)300 C冷却速 度(C /s)30CrM nSiA2054.470418.84021.87038.340CrNiMoA2055.966624.94028.06685.16012.66652.42Cr132065.364728.14032.07539.94.搅拌对15%SA-PAG水溶液冷却特性的影响此处仅针对30CrMnSiA合金钢进行了对比实验研究，且考虑到工件尺寸较小

28、时搅 拌的影响较弱，因此采用了 40 mm工件。试验结果如图14所示意，相关冷却特性数据 亦在表9中作了比较。结果表明：搅拌可破坏蒸汽膜而提前进入沸腾阶段，提高高温区的冷却能力，对低温区的冷却能力影响不大caolixjqr(0 /second)图14搅拌对15%SA-PAG 水溶液冷却特性的影响(40 mm,30CrMnSiA)。表9 搅拌对30CrMnSiA- 40mm在15%SA-PAG水溶液中冷却行为的影响淬火介 质是否搅拌最大冷速C /s)最大冷速对应 温度(C)300 C冷却 速度(C /s)SA-PAG(15%)未搅拌21.97038.3搅拌23.57518.15.同浓度不同生产厂

29、家PAG冷却特性比较图15比较了三种不同厂家所提供的同浓度(15%) PAG水溶液对 30CrMnSiA- 20mm工件淬火时的冷却特性，表10列出了相关冷却特性数据。对比试验研究表明：原装进口 UCONE型PAG (SA)的最大冷却速度与300 C冷速数 值最大，蓝色桶装PAG (厂家不详)次之，科润KR6480 PAG (SB)最小。因此，这一结果有助于实际生产时选用适当厂家所提供的PAGcooZing sp4050$0tiJM (ffecond)Q03CP) uiLf 匸 IIIW图15同浓度不同生产厂家 PAG冷却特性比较（20 mm, 30CrMnSiA）淬火介质最大冷速CC /s）

30、最大冷速对应 温度（C）300 C冷却速度(C /s)SA-PAG54.470418.8SB-PAG44.767611.5SC-PAG50.973115.5表10三种不同15% PAG水溶液对30CrMnSiA-20mm的冷却特性比较（四）、淬火介质冷却特性参数的物理含义炽热工件进入淬火介质（以水为例），其冷却过程大致可分为三个阶段：蒸汽膜阶 段、沸腾阶段、对流阶段。一个最佳的冷却模式将达到最短的蒸气膜时间，最大的沸腾阶段冷却速率及最小的 对流阶段冷却速率。因为热处理的目的总是要求最大的硬度，而尽量减少奥氏体转变为 珠光体或贝氏体的可能。高温区最大的冷速可使金属尽快通过奥氏体转化为马氏体，最大

31、冷速及发生最大冷速的温度，这些参数可综合评定淬火液的冷却能力并预测工件硬度。；而金属在马氏体区域由于开裂和畸变倾向与冷速成正比，因此在马氏体区域即对流阶段的冷速则越低越 好。由于300C是一般钢铁材料开始马氏体转变的临界温度，所以它在鉴别淬冷剂对减 少开裂倾向的能力方面是重要的。(五) 、不同淬火介质对三种合金钢淬火及回火后组织比较图16a, b, c分别为水、15%SA-PAG水溶液、油对三种合金钢工件淬火后的显微组 织。由图可见：三种合金钢淬火后都得到板条状马氏体 +残余奥氏体。随着冷却速度的 减小，以PAG (15%)为淬火介质得到的淬火组织较水好。(a)(c)图16三种合金钢在不同淬火

32、介质淬火后 SEM形貌比21较：(a) 30CrM nSiA, (b) 40CrNiMoA, (c) 2Cr13。将淬火后的合金钢试件a、b进行中温回火，c进行高温回火。如图17所示，a、b 回火组织为铁素体与粒状渗碳体组成的极细混合物。 铁素体基体基本上保持了原马氏体 的形态（板条状），第二相对渗碳体则析出在其中，呈极细颗粒状，用光学显微镜极难 分辨。C高温回火得到保持马氏体位向的回火索氏体。(a)(b)(c)图17三种合金钢在不同淬火介质淬火、回火后SEM形貌比较:(a) 30CrM nSiA, (b) 40CrNiMoA, (c) 2Cr13。（六）、水、PAG淬火介质对不同材质铝合金的

33、淬火冷却特性比较1.水、15%SA-PAG水溶液对两种铝合金淬火的冷却特性试验工件是由同长度等值径的两段焊接而成，焊缝采用优质铝硅抗裂性焊丝，18所示。图19 （a）,（ b）,分别为水、SA-PAG（ 15%）水溶液淬火介质对杂质态（Si : 0.50 Cu: 3.84.9 Mg : 1.21.8）、铸态 ZL114A （Si : 6.57.5 Mg :如图2A120.45 电偶端部埋入位置接温度采集器焊缝：铝硅焊丝0.65）两种铝合金工件淬火时的冷却特性曲线，表11列出了相关冷却特性数据。图18铝合金淬火工件coolivig(a)Goo-ling apeeU flS/BeGGTMll(b)

34、图19水、15%SA-PAG水溶液对不同材质铝合金的冷却特性曲线：(a) 2A12,(b) ZL114A。表11 PAG (15%)水溶液及水对 2A12- 35mm、ZL114A- 40mm淬火的冷却特性材质淬火介质最大冷速C /s)最大冷速对应温度(C)300 C冷却速度 (C /s)2A12水57.243332.4PAG (15%)49.240230.5ZL114A水49.645625.0PAG (15%)43.244621.8冷却介质的冷却特性可以从最大冷却速度及其所对应的温度两个特征点进行比较。从图19 (a), (b)可以看出：对2A12、ZL114A铝合金淬火时，水的最大冷速均大

35、于 PAG( 15%)水溶液；对同一材质试件，水的最大冷速所对应的温度均高于PAG (15%)水溶液。由于铝合金热导率大，相比等直径不同材质的合金钢试件，使用同一种淬火介 质，其最大冷却速度及300 C冷却速度均高于合金钢；冷却过程无马氏体相变，对应的 淬火冷却曲线只有一个拐点。在铝合金热处理中，一般采用水作为淬火介质。但其冷速过快常造成零件严重变形 和极大地内应力，使校正工作量加大，难度增加，零件表面质量不能保证。使用聚合物 水溶液淬火介质对铝合金淬火时，对零件整个表面冷却均匀，且能降低零件最大冷却速度所对应的温度，减小零件的冷却变形和残余应力2、不同淬火介质对2A12、ZL114A两种铝合

36、金淬火组织分析显微组织观察试样取自经水、PAG（ 15%）水溶液淬火冷却后的两种铝合金试件，# # # # # #经220、400、800、1000、1500、2000金相砂纸打磨和抛光后用凯氏溶液（0.5mlHF+1.5mlHCI+2.5mlHN03+95.5mlH2O 腐蚀。采用带有能谱仪（EDS 的扫描电 子显微镜（SEM进行组织观察与分析。图20、21分别为ZL114A、2A12铝合金在不同淬火介质淬火后 SEM形貌和对应的 EDS分析点及能谱，表12、13分别为两种铝合金淬火试样 EDS分析结果。Spectrum 2(a)Spectrum 1Siin1 *P I B l| H|1 I

37、 14 r I I r12345C15日L 1 10Full Scale 4809 cts Cursor: 10.221 (4 ds)1234573910full 乞61 电 4326 cU GomJ.221 cis)册(b)图20 ZL114A在不同淬火介质淬火后 SEM形貌及对应的EDS分析点及能谱(a) PAG (15%)水溶液,(b)水i upEri匕irrnmgt: ispectFum 1110full Scale 1921 ds Cursor: 10.571 (3 cts)keV12345076910Ull Sc眺 13町 cU1 Cl.旳2 (2 ct刃庙”1AJ,lSpectr

38、um 3AI 蓝 12345S76910Full Scale 311 ds Cursor: 10 622 (3 cts)聽M(b)图21 2A12使用不同淬火介质淬火后 SEM形貌及对应的EDS分析点及能谱(a) PAG( 15%)水溶液,(b)水表12 ZL114A在水、PAG( 15%)水溶液淬火介质淬火后 EDS分析结果淬火介质能谱点Atomic%AlSi水Spectrum133.2566.75Spectrum22.7097.30Spectrum351.9248.08PAG( 15%)水溶液Spectrum16.4393.57Spectrum216.0583.95Spectrum316.5483.46表13 2A12使用PAG (15%)水溶液淬火介质淬火后 EDS分析结果淬火介质能谱点Atomic%AlCuPAG( 15%)水溶液Spectrum197.162.84Spectrum2P 97.19r 2.81Spectrum364.1535.85ZL114A合金铸态组织主要由 aAl、片状的共晶硅、Mg2Si及杂质铁相等组成。经 545CX 10h固溶处理后，铸态组织中的 Mg2Si相已充分溶到 aAl中，Mg2Si相溶解温 度为4