PAG水溶性淬火介质的使用
PAG淬火液
PAG淬火液使用淬火剂30度10%浓度曲线图PAG淬火液,是由聚烷撑二醇(Polyaleneglycol)聚合物加添加剂中的水溶剂的水溶性淬火介质.聚烷撑二醇是一种环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物,简称PAG.PAG淬火剂是当前国内外使用得最普遍和使用效果最好的水性淬火介质。
这类淬火介质在上世纪80年代中期开始进入我国热处理行业。
因为实际生产应用效果良好，很快就在一定范围内推广开。
但也出过这样一类问题：一些工厂开始时用得好，有的甚至发表了文章。
但过了不久，采用的相同的浓度，却有少量工件淬裂；继续用下去，淬裂的比例还逐渐增多。
找不到淬裂的原因，最终不得不停用。
究其原因，是不了解PAG淬火液在使用中的变化规律，因而没能采取相应的应对措施。
淬火液中的PAG聚合物本身相当稳定，在一般的使用条件下几乎不会被氧化分解，也不会和遇到的酸碱物质发生反应。
那么，问题出在什么地方？后来，经过研究发现，上面谈到的问题，实质上是使用中的有效浓度的测定方法问题。
PAG淬火剂是以PAG聚合物为主，加上其它提供辅助性能的添加剂而制成的。
在工件淬火过程中，工件周围的液温一旦升到溶液的浊点以上，PAG聚合物就从溶液中脱溶出来，以细小液珠形式悬浮在淬火液中。
悬浮的PAG液珠一接触到红热工件，就靠其非常好的润湿性粘附到工件表面上，成富水的包膜把工件包裹起来。
PAG淬火介质就是靠这种包膜来调节水的冷却速度，避免工件发生淬火开裂的。
工件冷却下来后，黏附在工件上的聚合物又会回溶到淬火液中。
回溶需要时间，而生产中往往等不到聚合物回溶干净就将工件从淬火液中取出。
这样，工件带出的液体中PAG聚合物含量往往高于所用淬火液中的含量。
长期、大量工件淬火后，淬火液中PAG的相对浓度就必然逐渐降低，而其它添加剂组份的浓度却逐渐相对升高。
因为只有PAG才有调节水的冷却特性的作用，它的浓度降低就相应降低了淬火液调节冷却特性的能力。
由于一般工厂都采用折光仪来测定淬火液的总浓度，所以，在相同浓度上，使用久了的PAG淬火液冷却速度更快，成为引起淬裂的原因。
(开题报告)PAG水溶性淬火介质冷却特性的研究
一、国内研究现状
PAG水溶性淬火介质自1965年获得专利以来, 在国外工业界 已有40多年的使用经验。上世纪90年代初，此类产品才开始 在我国逐步推广应用。
1999年，王琪针对生 产中出现的问题，测 试了一定范围内不同 含油量的JYS-20PAG水 溶性淬火介质冷却特 性以及生产现场使用 的PAG淬火介质冷速 变化情况，并进行了 分析 2006年，陈希原根据 多年现场技术服务的 亲身体会和实践经验 , 概括地介绍了PAG淬 火剂的选择、使用条 件、使用要点及维护 管理 2011年7月，姜聚满 ，王莎莎，杨秀成， 夏丹凤分析并对比 了PAG水溶性淬火介 质与淬火油对环境 的友好程度、使用成 本和安全
PAG
水 溶 性 淬 火 介 质 冷 却 特 性 的 研 究
试验材料、设备、药品
一、试验设 备
JBW-300微机控制 摆锤式冲击试验机
XQ-2B
PAG
水 溶 性 淬 火 介 质 冷 却 特 性 的 研 究
型 金 相 镶 嵌 机
FDH-2801 (热处理)淬火介 质冷却特性测定仪
MP-2B金相试样磨抛机
VMD-P300B 型
金 相 显 微 镜
游标卡尺
Q-3A试样切割机
试验材料、设备、药品
二、试验材料与药品
45号钢、蒸馏水、5%PAG水溶性淬火剂、乙醇、腐 蚀液：4%的硝酸酒精（96ml酒精+4ml硝酸）。 PAG 水 溶 性 淬 火 介 质 冷 却 特 性 的 研 究
PAG工作液的配置
使用蒸馏水配制PAG工作液。自来水、地下水 或其他水源的硬度可能偏高, 会降低工作液的有效浓 度。由于45号钢为中碳调质结构钢，工作液的工作 温度较低，在第一次选用PAG水溶性淬火介质时可 配置浓度为5%的PAG工作液。将PAG工作液放人淬 火槽中,再加入所需要的水,搅拌至均匀,测定浓度达 标后即可使用。如果尚未达标,可微调后使用。
PAG介质在防止薄壁深腔类精密零件畸变开裂中的应用
于 水 ，但 温 度升 高时 ，Ｐ ＡＧ 从 水 中析 出 。这 种现 象
力大 ，冷 却太 快 ，最 大 冷却速 度可 达７ ５ ０ ℃／ ｓ 以 上 ，使其 在淬火时 ，薄壁 深腔零部件 内部产生 了
巨大 残 余 拉 应 力 。 ②调 节 水 温 淬 火 工艺 方 法 易 出
薄壁深腔零部件大部分区域残 留应力值在７ ０ ＭＰ ａ 以
下 ，只有 少 数 区域 的残 留应 力值 在７ ０ ～９ ６ ＭＰ ａ（ 见 图７ ）之 间。 因 此 ，可 以 更 有 效 地 控 制 淬 火残 留应
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期 ｍ ｅ 第５
理馏
ｔ ａ ｌ ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ１ ９ ５ ０ ． ｃ ｏｒ ｎ
， 铸 造 ‘ 管 ， ’ 磊 Ｖ 工 ， ． ～ ？ 热 … 加 工 一
大型铸锻件齿轮裂纹原因分析及改进
河北 天择重型 机械有 限公 司 （ ｆ ｉ ｂ ｒ ｉ ｌ ０ ５ ６ ２ ０ ０ ） 赵燕燕
导致零件 淬火后硬 度达 不到要求 ，影 响工件的使
用性能。 （ ２ ）改 进 措 施 水 作 为 铝 合金 最 常 用 的淬 火
冷 却 介 质 ， 由于 冷 却 能 力 大 ，冷 却 太 快 ，人 为 无 法 控 制 介 质 的 冷 却 速 度 ，解 决 不 了 铝 合 金 淬 火 应 力大 、 出 现 畸 变 和 裂 纹 的 问题 。 因 此 ，对 铝 合 金
PAG水溶性淬火介质与淬火油分析比较_姜聚满
20 世纪 90 年代， PAG 水溶性淬火介质进入中国 ， 热处理行业 代替了部分传统的淬火油。 其优点为： 工 无油腻感， 不燃烧， 无烟气， 无火灾危 作环境清洁卫生， ； ， 、 险 淬火灵活性强 通过控制淬火介质浓度 温度、 搅拌 循环等参数， 实现从水到油之间的冷却速率， 以满足中 高碳钢， 中低合金钢、 高合金钢和渗碳钢的热 低碳钢、 PAG 水溶性淬火介质代替淬火油 处理要求。 近年来， 应用比例和领域迅速增加。 例如： 某公司将 PAG 水溶 性淬火介质， 成功应用在 4Cr5MoSiV1 （ H13 ） 不锈钢芯 棒的热处理上， 还有将某公司的 PAG 水溶性淬火介 2Cr13 、 13Cr 等不锈钢的工艺上。 本 应用在 1Cr13 、 质， 文分析了 PAG 水溶性淬火介质与淬火油对环境的友 使用成本和安全。 好程度、
4 入清洗工序中， 即近 3. 65 × 10 t， 产生有害物质 （ 废 7 3 ） 2. 61 × 10 m （ 淬 火 油 燃 烧 产 生 废 气 3. 65 × 气 4 3 715 m3 / t） ， 其中 CO 为 2. 61 × 10 m ， 质量： 32. 6 t； CO2 5 3 3 为 3. 132 × 10 m ， 质 量 615. 2 t； SO2 为 694. 3 m ， 质 ： 1. 984 t 。 量
热处理车间使用淬火油在大型及超大型工件刚放入瞬间及停电等情况下工件都会露出淬火油面一部分产生明火处理不当就会发生火灾据不完全统计我国每年因使用淬火油引起的火灾达上千起不仅经济损失很大对操作者身心健康都有较大影响而采用水性淬火介质就无后顾之忧了
DOI:10.13251/j.issn.0254-6051.2011.07.037
应加强通风， 并降低零件出液温度。
热处理生产中PAG淬火剂的应用研究
195中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2019.05 （下）1 课题背景淬火介质主要有水及无机物水溶液、有机聚合物水溶液以及油3类。
水及无机物水溶液主要应用于碳素钢的淬火，有机聚合物水溶液和油类淬火液主要应用于合金钢的淬火。
我司淬火介质有水和机械油2种，水主要用于抽油机从动轴等45号钢的淬火，机械油主要应用于合金钢及球墨铸铁件的淬火。
由于机械油淬火时产生的油烟较大，工人的劳动条件差，劳动强度大，淬火成本较高，要定期进行更换，否则调质件的淬火硬度不均，淬透层深度达不到工艺要求。
而PAG 水溶性淬火剂由于具有特有的逆溶性、浓度可以调节、热稳定性好、长期使用不变质、有效寿命长，无毒、无烟、无火焰、健康环保、综合成本低等优点，而被国内外越来越多的热处理生产厂家应用。
为了提高调质件的质量，降低热处理生产的成本，改善工人的劳动强度和劳动条件，我司决定采用PAG 淬火工艺代替机械油淬火工艺。
2 主要研究内容2.1 PAG 淬火剂应用研究试验的主要内容PAG 淬火剂工艺参数的确定、工艺规程的编制、调质处理后的组织和硬度能否达到工艺要求和设计要求。
2.2 主要技术路线项目的可行性调研和论证→工艺参数的选择→工艺规程的编制→操作人员和技术人员的培训→PAG 淬火剂调质处理应用试验→质量检测→工艺参数的修正→工艺规程的修改→投入生产应用。
2.3 工作机理PAG 水溶性淬火剂是靠其独有的逆溶性、良好的润湿性来控制工件的冷却速度。
（1）逆溶性。
该淬火介质配制的淬火液随淬火液温度升高，溶于水的百分比降低，直至浊点温度PAG 的组分瞬间脱离出来，由于淬火液只有在红热的附近才能达到浊点的温度（≥71℃），所以工件被脱溶出的富含水的PAG 包围，包热处理生产中PAG 淬火剂的应用研究肖柳（大庆装备集团吉林分公司，吉林 松原 138000）摘要：本文研究了PAG 水溶性淬火剂的工作机理及其在实际生产中体现出的优于机械油淬火剂的优良特性。
PAG淬火液
PAG是英文名称的缩写，PAG是聚氧化乙烯和聚氧化丙烯的共聚物，调整两者的比例，可以得到70~88℃的逆溶点。
逆溶现象指的是：随温度的上升，溶解度下降，所以称为逆溶。
到达某一温度时溶质开始从溶液中析出，该温度称为逆溶点。
由于逆溶性的存在，工作在淬火时，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。
PAG的浓度越高，该膜就越厚，溶液从工件吸热的能力就越差。
这就是PAG降低低温区冷却能力的机制，即控制PAG的浓度就可以控制PAG 溶质膜的厚度，从而得到比较理想的低温区冷却能力。
引起紧固件淬火开裂的主要原因是在钢开始发生马氏体转变（MS）点及在此以下的温度范围冷却过快。
由于这样的原因，水溶性淬火介质通常就以零件冷却到300℃时的冷却速度来表示该淬火液的冷却特征。
考虑到高强度紧固件多数选用中碳结构钢的MS点在300℃附近，故选用好富顿AQ251等PAG类淬火液。
简单说，它在300℃冷却速度低，其防止螺栓淬裂的能力就强，而在300℃冷却速度高，其淬硬能力也高，当然螺栓淬裂倾向大。
PAG淬火液的使用特点是冷却特性可调，浓度测控容易。
由于液温对冷却特性影响较大，使用PAG淬火液时，应当配备完整的循环冷却系统，以便在使用中调节液温50℃以下正常使用。
浓度一定时，液温升高冷却速度会降低。
为了获得尽可能前后一致的淬火冷却效果，应当将淬火介质的温度控制在更窄的范围25℃--35℃，如果由于天气原因，严格控制液温有困难，也可以通过改变浓度来调节淬火冷却速度。
比如，夏天气温高，冷却系统一时不能将淬火液温度降到规定范围，可以向其中多加些自来水，以便提高淬火冷却速度；冬天液温过低，可以靠通入高温水蒸汽加热淬火液或通过提高浓度来降低淬火冷却速度。
一些含碳量低≤0.20%-0.35%的碳素结构钢，淬透性差且形状简单的螺栓、螺母的调质淬火，往往可以用自来水，可以节省生产成本。
PAG水溶性淬火介质研究报告(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 (4)1. 三种高纯PAG及其15%水溶液外观比较 (4)2. 三种高纯PAG差热-热重(DSC-TG) 分析 (5)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 (8)(三)、三种PAG水溶液对合金钢淬火冷却特性评价 (12)1. 不同淬火介质对三种相同直径合金钢工件的冷却特性 (12)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 (15)3. 工件直径对15%SA-PAG水溶液冷却特性的影响 (16)4. 搅拌对15%SA-PAG水溶液冷却特性的影响 (18)5. 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 (23)1. 水、15%SA-PAG水溶液对两种铝合金淬火的冷却特性 (23)2. 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 (30)1. 关于三种合金钢的淬透性 (30)2. 关于三种PAG物理、化学及热稳定性与环保特性 (30)3. 关于PAG水溶液冷却特性 (31)一、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。
烟台水溶性pag淬火液
烟台水溶性PAG淬火液烟台水溶性PAG淬火液由聚醚类高分子材料添加多种表面活性剂制成，与水可配成多种浓度，具有不同冷却特性的水性淬火液，无毒无害，不燃烧，无油烟，无火灾危险，使用安全，经济环保，广泛应用于各种工件的感应淬火、渗碳、碳氮共渗淬火、整体淬火、铝合金固溶处理等热处理作业。
烟台水溶性PAG淬火液对水有逆溶性，加热水性PAG淬火液至74℃逆溶点析出，可消除淬裂和软点，淬火后表面硬度高且均匀，淬硬层深，适用范围广。
调节水性PAG淬火液浓度，可获得水和油之间不同的冷却能力，减少工件变形量和开裂。
水溶性PAG淬火液具有良好的防锈效果，淬火时清洁环保，不易老化变质，使用寿命长，有效改善工作环境，提高零件的淬火质量，降低生产成本，是一种成熟的热处理淬火介质。
本品克服了水冷却速度快，油品冷却速度慢，防止水淬开裂，淬火效果差且易燃等缺点。
项目技术指标外观(原液) 浅黄色透明液体PH值9.50水溶性74℃逆溶析出，74℃以下溶于水防锈性≥5%具有良好的防锈性密度(15.6℃,g/cm3) 1.078粘度(40℃，Cst)原液280±20 水溶液(37.8℃，Cst)5% 1.1710% 1.9020% 4.3130% 8.50采用符合ISO9950标准的IVF冷却速度测试仪测得不同浓度THIF-502水性PAG淬火液与水的冷却速度值对比如下表：淬火介质温度最大冷速（℃/S）300℃冷速（℃/S）水35℃221 102.4水性PAG淬火液5% 35℃205 87.9 10% 35℃170 61.4 20% 35℃129 36.8K油50℃101 14.0G油50℃92 6.52#机油50℃73 11.5 由上表可见，20%浓度以下的THIF-502水性PAG淬火液冷却速度介于水油间。
烟台水性PAG淬火液适用于锻钢，铸铁，铸钢以及冲压件等的淬火；渗碳钢20CrMo、20Cr、20CrMnTi等的渗碳淬火；碳素钢A3、08、10、35、45、55、35K等整体淬火或连续淬火；弹簧钢55CrSi、65Mn、50CrV、60Si2Mn等的整体淬火；磨具钢5CrMnMo、5CrNiMo、H13等的整体淬火；中低碳合金钢30CrMo、34CrNiMO、35CrMo、40Cr、40MnB、40CrNiMo、42CrMo、50CrNiMo等整体淬火或连续淬火；不锈钢1Cr13、2Cr13等的整体淬火；原来使用水淬油冷的淬火工艺可使用水性淬火液替代。
PAG水溶性淬火介质的使用
PAG水溶性淬火介质的使用PAG是英文名称的缩写，在英文中PAG有三种写法。
由于中文译名的混乱，尤其译为聚乙二醇更为不规范，由于在中文中已有聚乙二醇(PEG)。
所以不如干脆译为PAG。
PAG是聚氧化乙烯和聚氧化丙烯的共聚物。
调整两者的比例，可以得到70-88℃的逆溶点。
逆溶现象指的是：随温度的上升，溶解度下降，所以称为逆溶。
到达某一温度时溶质开始从溶液中析出，该温度称为逆溶点。
由于逆溶性的存在，工件在淬火时，经过蒸汽膜阶段，沸腾阶段后，工件四周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。
PAG的浓度越高，则该膜就越厚，溶液从工件脱热的能力就越差。
这就是PAG降低低温区冷却能力的机理。
即控制PAG的浓度就可以控制PAG溶质膜的厚度，从而可以得到比较理想的低温区冷却能力。
逆溶点与浊点不同。
作为淬火介质看重的是：当溶液的温度降到逆溶点时，析出的溶质应立即溶回溶液，这对于减少PAG的带出量，对稳定淬火介质的冷却能力有着重要的意义。
有很多高分子化合物的水溶液，都有浊点。
当它们的水溶液的温度下降到浊点时，溶质不会立即溶回溶液，只有温度下降很多之后，才能溶回溶液。
PAG淬火介质的优点PAG淬火介质与传统的水和油相比较，有很多优点，它们是：1)PAG工作液与水相同，它们不燃烧，无火灾隐患。
2)PAG工作液与油不同，淬火时无烟雾，无毒，有利于操纵者身体健康。
地面无油污，使得工作环境更清洁，舒适。
3)淬火油的运动粘度(40℃)为15-40mm2/s，而PAG工作液的运动粘度(40℃)仅为1-5mm2/s，因此，用PAG淬火时带出量小得多，降低了运行本钱。
4)工件在PAG中淬火后，极易清洗，即使不清洗回火，也没有烟雾。
5)在高分子化合物中，PAG溶液的折光率高，因此采用折光仪轻易检测它的浓度，保持稳定的冷却能力。
6)通过对浓度，温度和搅拌程度的控制，可以使PAG得到从水到油的不同的冷却能力。
7)采用PAG，设备上没有积碳，油泥等，易于设备的维修。
pag类淬火液的使用要点
PAG淬火液的使用要点PAG淬火剂自1965年获得专利以来，在国外已有40多年的使用经验。
在我国此产品的推广应用也有近20年的历史。
目前，紧固件行业选用的中碳结构钢、低碳合金钢量大，故须采用水溶性PAG淬火介质才能满足技术要求。
针对M16以下的8.8级高强度紧固件，常用材料为中碳结构钢（SWRCH35K、35#、ML35、ML35Mn、45#）。
在淬火时造成变形和开裂缺陷时有发生，原因非常多。
这里仅从PAG淬火剂的使用要点，谈一点实践体会。
1.原材料的质量控制首先，购买正规钢厂生产的原材料（应按冶炼炉号建档），并附有可靠的质量保证书。
其次，对进厂的原材料按炉号进行化学成分、低倍组织、机械性能等项目的复查，合格的材料才能投入使用。
再次，对合格的原材料在各个生产工序（冷镦、搓丝，尤其是热处理）中实行分批分炉管理（剩余的成品料可按化学成分的相近组成混合批）。
在一定条件下实行分炉管理，是确保同一炉号材料，同一尺寸的不同批次紧固件获得性能一致性的先决条件。
2.淬火液浓度的影响在一定液温和搅拌烈度下，根据紧固件的材料、尺寸大小和形状复杂程度，通常使用的浓度范围为3%-10%（冷却特性介于水油之间），具体的浓度值，由实际生产经不同批次的试验后确定。
如：AQ251浓度推荐值，针对中碳结构钢冬季为4.5%—5.5%、夏季为3.5%--4.0%。
浓度低是使用PAG淬火剂产生变形和开裂缺陷最常见的原因之一。
要经常手持糖量折光仪（现场检测PAG淬火剂的浓度，最小PAG 淬火剂分辨刻度以0.02%为佳），为了保证检测的准确性，通常在现场测量淬火液浓度前，用自来水校对该仪器（记下误差值），用测量值减去误差值后乘以该淬火剂的相乘系数，就得到该液的浓度。
正常生产中应将淬火液浓度控制在规定值的±0.5%之内。
淬火剂在使用过程中，由于污染和介质老化等原因，折光系数会降低。
这时应采用冷却介质性能检测仪（如ivf仪、KHR仪等）测定PAG淬火液的冷却速度，对介质进行有效监控，从而保证淬火质量的稳定性。
科技成果——环保型PAG水溶性淬火介质淬火技术
科技成果——环保型PAG水溶性淬火介质淬火技术技术类别减碳技术适用范围机械加工行业，应用在金属热处理工艺过程中淬火、调质、渗碳、感应淬火等工序中行业现状传统的热处理淬火冷却大都使用淬火油，淬火过程中浪费了大量的石油资源，产生大量油烟等有害气体和废弃油渣。
无论是热处理过程，还是焚烧处理废弃油渣都会造成污染环境，损害操作者健康，同时导致热处理工艺过程存在火灾隐患。
目前，我国热处理行业每年消耗淬火油约40万吨，随着我国热处理行业规模日趋扩大，其淬火油数量将逐年增加，预计到2020年淬火油用量将达到77.3万吨。
采用新型淬火技术替代传统的淬火油淬火，可以避免石油能源的消耗，减少石油能源的使用，目前已在全国推广应用客户近百余家，具有良好的经济和社会效益。
成果简介1、技术原理该技术采用优质复合环保型PAG高分子聚合物与多功能助剂进行复配。
热处理时淬火介质在热处理工件表面产生聚合物包覆膜，这种膜可以减少水与工件传热，进而实现控制冷却速率作用。
在热处理过程中通过设定温度、浓度、搅拌速度、工艺条件等参数实现蒸汽膜阶段、沸腾膜阶段、对流阶段的有效控制，进而实现工件的热处理过程。
该工艺技术采用的PAG水溶性淬火介质与水结合可代替淬火油，其淬火特性可满足中低碳钢、中低合金钢、某些中高金钢的热处理要求，其应用面较为广泛。
该技术的应用可以减少石化能源使用，进而减少废弃油渣处理后产生的二氧化碳排放，并减少由于淬火和废弃油炸处置引起的环境污染。
2、关键技术（1）水溶性介质复配技术实现PAG类聚醚的分子量、聚合度、共聚物合理比例，筛选与之匹配的功能助剂，实现如杀菌剂、催冷剂、防锈剂等功能；（2）特定工艺应用优化技术针对具体钢种、材料、工件复杂程度量身定制及优化热处理工艺；（3）水溶性介质改性技术温度区间可实现0-60℃调节，增加产品适用性。
3、工艺流程每一种特定材料的淬火，都需根据淬火槽大小计算出PAG介质需要量，合理设计循环搅拌系统及冷却系统，最终确定热处理工艺，并进行应用实验，最终完成热处理工序，其设计工艺流程为：了解淬火工件的基本信息→工件的材质→工件的大小、形状→热处理工件的工艺→设计方案→应用试验。
JY6607 PAG淬火介质应用研究
金湖
２ １ １ ６ ２ ５ ；
２ ２ ６ ６ ０ ０ ）
摘要 ：介 绍 了Ｊ Ｙ６ ６ ０ ７ Ｐ ＡＧ淬火介质特性 ，测 定了不 同浓度 了 Ｊ Ｙ６ ６ ０ ７ Ｐ Ａ Ｇ 冷却特性 曲线 。选择 不 同浓度 的 Ｊ Ｙ ６ ６ ０ ７ Ｐ ＡＧ淬火介质及传统 水或 油淬 火介质对 ４ ５ 钢 、３ ０ Ｃ ｒ Ｍｏ和 １ Ｃ ｒ １ ３试棒进行 淬 火，分析 了拉伸性 能、淬透性 、淬 火硬 度均 匀性 及淬火开裂倾 向。结果表 明，４ ５ 钢采 用 ５ 一１ Ｏ Ｊ Ｙ６ ６ ０ ７ Ｐ ＡＧ淬火、３ ０ Ｃ ｒ Ｍｏ钢采 用 １ Ｏ 一１ ５ Ｊ Ｙ６ ６ ０ ７ Ｐ ＡＧ淬 火 可以获得 比传统淬火介 质水或油更好 的综合 性能 。试验 所采用 的所有浓度 的 Ｊ Ｙ ６ ６ Ｏ ７ Ｐ Ａ Ｇ 淬 火介 质都 能淬透 １ Ｃ ｒ ｌ ３不锈 钢 ，但 是 ，浓度低 于 ２ Ｏ 时，出现 了淬 火开裂 。因此 ，使 用时建议采用高于 ３ Ｏ 的浓度 。 关键 词 ：Ｊ Ｙ６ ６ Ｏ ７ Ｐ ＡＧ；热处理 ；淬火介质 ；３ ０ Ｃ ｒ Ｍｏ ；４ ５钢 ；１ Ｃ ｒ １ ３ 中图分类号 ：ＴＧ １ ４ ６ ． ２ ，Ｔ Ｇ１ ５ ４ ． ４ 文献标识码 ：Ａ
８ 一ｌ １
１ ． Ｏ℃和 １ ０ ０ ０ ￣ Ｃ，保温后分别在 不同浓度 Ｊ Ｙ６ ６ ０ ７ Ｐ Ａ Ｇ淬火
液及 水／ 机 械 油 中 进 行 淬 火 ，回 火 温 度 分 别 为 ５ ６ ０ ℃、
闪 点， ℃
凝 固点 ， ℃
无
≤ 一１ Ｏ
５ ５ ０ ℃和 ７ ０ ０ ℃ 。加热和回火都 采用箱式 电阻加热炉 。
１ ． ４淬 透 性 测 试
pag水溶性淬火液在生产中应用
第16卷增刊2006年5月 安徽冶金科技职业学院学报Journal of Anhui V ocational C ollege of Metallurgy and T echnology V ol.16May.2006PAG 水溶性淬火液在生产中应用王庆红(马钢股份公司第二机械设备制造公司 安徽马鞍山 243000)摘 要:简单介绍了PAG 水溶性淬火剂冷却原理以及在实际生产应用中所体现出的优于油性淬火剂的优良特性。
关键词:PAG 淬火剂;冷却原理;使用效果中图分类号:TG 15414 文献标识码:B 文章编号:1672-9994(2006)增-0088-03收稿日期:2006-03-28作者简介:王庆红(1968-),女,马钢第二机械设备制造公司,高级工程师。
随着马钢的快速发展,各生产厂矿冶金备件及成套设备制造的需求量越来越大,而作为制造业中不可缺少的热处理生产的数量及产量也相应与日递增。
2004年我公司机动车间的热处理月产量最高达到一百多吨,相当于十年前半年的总产量。
不仅如此,热处理备件的大小、种类以及材质也较以往更为复杂多变,高标准、高强度的备件使用要求使得合金钢的应用越来越广,合金钢的热处理产量也较以往大大提高。
为了适应新时期的生产需求,确保生产工期和产品质量,我公司热处理相继添置了一些设备,并于2005年大胆尝试PAG 水溶性淬火剂的生产应用。
PAG 水溶性淬火剂的生产应用不仅进一步保证了合金钢件的热处理质量,还满足了现代化企业对经济、环保、安全的基本要求,它标志着我公司热处理生产的一个新起点。
现就PAG 水溶性淬火剂的生产应用作一简单阐述。
1 PAG 淬火剂的选择理由众所周知,淬火介质是实施淬火工艺过程的重要保证,对热处理后工件的质量影响很大。
正确选择和合理使用淬火介质,可以减小工件变形,防止开裂,保证达到所要求的组织和性能。
在热处理生产中,常用的淬火介质有水、油、盐类等,它们各有优缺点。
PAG淬火液
PAG淬火液使用淬火剂30度10%浓度曲线图PAG淬火液,是由聚烷撑二醇(Polyaleneglycol)聚合物加添加剂中的水溶剂的水溶性淬火介质.聚烷撑二醇是一种环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物,简称PAG。
发展历程PAG淬火液浓度变化的原因PAG淬火剂的维护与管理PAG淬火液使用注意问题：发展历程PAG淬火剂是当前国内外使用得最普遍和使用效果最好的水性淬火介质。
这类淬火介质在上世纪80年代中期开始进入我国热处理行业。
因为实际生产应用效果良好，很快就在一定范围内推广开。
但也出过这样一类问题：一些工厂开始时用得好，有的甚至发表了文章。
但过了不久，采用的相同的浓度，却有少量工件淬裂；继续用下去，淬裂的比例还逐渐增多。
找不到淬裂的原因，最终不得不停用。
究其原因，是不了解PAG淬火液在使用中的变化规律，因而没能采取相应的应对措施。
PAG淬火液浓度变化的原因淬火液中的PAG聚合物本身相当稳定，在一般的使用条件下几乎不会被氧化分解，也不会和遇到的酸碱物质发生反应。
那么，问题出在什么地方？后来，经过研究发现，上面谈到的问题，实质上是使用中的有效浓度的测定方法问题。
PAG淬火剂是以PAG聚合物为主，加上其它提供辅助性能的添加剂而制成的。
在工件淬火过程中，工件周围的液温一旦升到溶液的浊点以上，PAG聚合物就从溶液中脱溶出来，以细小液珠形式悬浮在淬火液中。
悬浮的PAG液珠一接触到红热工件，就靠其非常好的润湿性粘附到工件表面上，成富水的包膜把工件包裹起来。
PAG 淬火介质就是靠这种包膜来调节水的冷却速度，避免工件发生淬火开裂的。
工件冷却下来后，黏附在工件上的聚合物又会回溶到淬火液中。
回溶需要时间，而生产中往往等不到聚合物回溶干净就将工件从淬火液中取出。
这样，工件带出的液体中PAG聚合物含量往往高于所用淬火液中的含量。
长期、大量工件淬火后，淬火液中PAG的相对浓度就必然逐渐降低，而其它添加剂组份的浓度却逐渐相对升高。
因为只有PA G才有调节水的冷却特性的作用，它的浓度降低就相应降低了淬火液调节冷却特性的能力。
PAG类淬火介质在H13钢芯棒淬火冷却过程中的应用
PAG类淬火介质在H13钢芯棒淬火冷却过程中的应用
PAG类淬火介质在H13钢芯棒淬火冷却过程中的应用*王辉,卢守栋,占中杰,陈荣伟,王静妹
【摘要】摘要:采用PA G类淬火介质对H13钢芯棒用进行淬火处理工艺,可提高材料硬度均匀性及力学性能,其淬火冷却时间与工件直径存在一定的关系。
【期刊名称】现代冶金
【年(卷),期】2011(039)005
【总页数】3
【关键词】关键词:PA G淬火介质;H13钢;性能
引言
由于H13钢具有良好的韧性和耐冷热疲劳性,在热轧芯棒等轴类零件中得到了广泛应用。
此外,由于H13钢中合金含量高,在空冷下即可淬透。
传统淬火工艺通常采用32#机油为淬火介质,以降低冷却速率、控制淬裂倾向。
但用机油淬火,会产生大量油烟,严重污染环境,且易造成火灾。
而水溶性淬火介质由于其具有高温冷速快、低温阶段冷速慢特点,可以很好地防止了淬火过程中的变形开裂倾向,且是一种无污染、环保的水基有机溶液,所以得到了广泛应用。
本文介绍了PA G类水溶性淬火介质在H13热作模具钢淬火工艺中的应用。
1 PAG水溶性淬火液
宝钢集团常州轧辊制造公司(以下简称“常州轧辊”)生产中采用了某公司PA G 类淬火液,该淬火介质为热模具钢专用环保型水溶性淬火剂。
其性能参数如表1所示。
对于PA G类淬火介质而言,介质浓度在15%以下时,随介质浓度增大冷却速度增加。
这是因为聚合物分子对金属表面的浸润作用,能使单质水的蒸汽膜厚度减小。
PAG淬火液
PAG淬火液使用淬火剂30度10%浓度曲线图PAG淬火液,是由聚烷撑二醇(Polyaleneglycol)聚合物加添加剂中的水溶剂的水溶性淬火介质.聚烷撑二醇是一种环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物,简称PAG.PAG淬火剂是当前国内外使用得最普遍和使用效果最好的水性淬火介质。
这类淬火介质在上世纪80年代中期开始进入我国热处理行业。
因为实际生产应用效果良好，很快就在一定范围内推广开。
但也出过这样一类问题：一些工厂开始时用得好，有的甚至发表了文章。
但过了不久，采用的相同的浓度，却有少量工件淬裂；继续用下去，淬裂的比例还逐渐增多。
找不到淬裂的原因，最终不得不停用。
究其原因，是不了解PAG淬火液在使用中的变化规律，因而没能采取相应的应对措施。
淬火液中的PAG聚合物本身相当稳定，在一般的使用条件下几乎不会被氧化分解，也不会和遇到的酸碱物质发生反应。
那么，问题出在什么地方？后来，经过研究发现，上面谈到的问题，实质上是使用中的有效浓度的测定方法问题。
PAG淬火剂是以PAG聚合物为主，加上其它提供辅助性能的添加剂而制成的。
在工件淬火过程中，工件周围的液温一旦升到溶液的浊点以上，PAG聚合物就从溶液中脱溶出来，以细小液珠形式悬浮在淬火液中。
悬浮的PAG液珠一接触到红热工件，就靠其非常好的润湿性粘附到工件表面上，成富水的包膜把工件包裹起来。
PAG淬火介质就是靠这种包膜来调节水的冷却速度，避免工件发生淬火开裂的。
工件冷却下来后，黏附在工件上的聚合物又会回溶到淬火液中。
回溶需要时间，而生产中往往等不到聚合物回溶干净就将工件从淬火液中取出。
这样，工件带出的液体中PAG聚合物含量往往高于所用淬火液中的含量。
长期、大量工件淬火后，淬火液中PAG的相对浓度就必然逐渐降低，而其它添加剂组份的浓度却逐渐相对升高。
因为只有PAG才有调节水的冷却特性的作用，它的浓度降低就相应降低了淬火液调节冷却特性的能力。
由于一般工厂都采用折光仪来测定淬火液的总浓度，所以，在相同浓度上，使用久了的PAG淬火液冷却速度更快，成为引起淬裂的原因。
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备注：水及ＰＡＧ温度３０℃，油温４０℃。
《热处理》 ２００７年第２２卷第３期
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喷水孔的角度和喷水量、调整工件的转动和移动速 度可有效避免螺旋软带形成。
造成硬度不足的另一个原因是加热温度不足。 亚共析钢加热温度不足时，组织中会有较多铁素体 残留下来，造成淬火后硬度不足。降低工件在连续 加热淬火过程中的移动速度，可提高加热温度。
《热处理》 ２００７年第２２卷第３期
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万方数据
ＰＡＧ溶质膜的厚度，从而得到比较理想的低温区冷 却能力。
采用折光仪监测工作液，浓度波动应该控制在 ±０．５％范围内，即±ｏ．２ＢＸ值。发现偏差时应该及 时调整到预定的数值。工作液长期使用后应该及时 按照上述方法修正浓度系数。
７温度的控制
ＰＡＧ溶液使用温度通常控制在２０一５０℃，温 度下降会提高冷却能力。为了获得均匀的冷却能 力，温度应该控制在较窄的范围，例如，（３０± １０）℃，（３５±１０）℃，（４０±ｌＯ）℃。温度范围主要取 决于浓度、硬度要求和搅拌程度。对于相同的硬度， 浓度高则温度可稍低，搅拌程度稍大；浓度低则温度 可稍高，搅拌程度稍小。
收稿日期：２００６．０８－２９ 作者简夼：刘卫民（１９７１．３－），男，天津人，工程师，从事热处理淬火介质的研发５－作，发表论文近１０篇。 联系电话：０２２－２７５３１４５７．２７５１９９５９
变量。选择合适的淬火液也是减少变形量的好办法。 （３）硬度不足 高频淬火后常出现硬度不足、软点和软带等缺
陷。连续加热淬火所形成的软带呈暗紫色的螺旋 形，这是喷水孔堵塞或孔的数目不当所致。加热淬 火后硬度不足，则往往是冷却不及时造成的。改变
４．２ ＩＳＯ－９９５０及ＪＢ／＇ｒ７９５１－２００４
度低选用稍高的浓度。 （２）设备因素 淬火批量：周期炉一次批量大或连续炉单位时间
淬火量大，选用稍低的浓度，反之，选用稍高的浓度。 搅拌程度：搅拌程度高，选用稍高的浓度，反之，
５％一２０％ＰＡＧ、水、３２号机械油、快速淬火油 选用稍低的浓度。
和超速淬火油按照ＩＳＯ一９９５０及ＪＢ／Ｔ７９５１—２００４
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ＰＡＧ；ｑｕｅｎｃｈａｎｔ；ｃｏｏｌｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ
ＰＡＧ是英文名称的缩写，在英文中ＰＡＧ有三种 写法，详见表１。
裹１ ＰＡＧ的中英文对照 Ｔａｂｌｅｌ ＰＡＧ ｉｎ Ｅｎｇｌｉｓｈ ａｎｄ Ｃｈｉｎｅｓｅ
英文名称
常见译名
ｐｏｌｙ ａｌｋｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ
ＰＡＧ淬火介质与传统的水和油相比较，有下列 优点：
性。大多数的淬火质量事故，都来自搅拌的不均匀。 （４）与油比较更易于污染，需要更精心的维护。
（１）ＰＡＧ工作液与水相同，不燃烧，无火灾隐患。 （２）ＰＡＧ工作液与油不同，淬火时无烟雾，无 毒，不影响操作者健康；地面无油污，工作环境清洁、 舒适。 （３）淬火油的运动粘度（４０℃）为１５—４０ ｍｍ２／ｓ， 而ＰＡＧ工作液的运动粘度（４０℃）仅为１—５ ｍｍ２／ｓ， 因此，用ＰＡＧ淬火时被工件带出的量小得多，降低 了运行成本。 （４）工件在ＰＡＧ中淬火后，极易清洗，即使不清 洗就回火，也没有烟雾。 （５）在高分子化合物中，ＰＡＧ溶液的折光率高， 因此采用折光仪容易检测其浓度。以保持稳定的冷 却能力。 （６）通过对浓度、温度和搅拌程度的控制，可以 使ＰＡＧ得到从水到油的不同的冷却能力。 （７）采用ＰＡＧ，设备上没有积碳、油泥等，易于 设备的维修。
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５０
６０
万方数据
６．２．３用冷却性能测定浓度 对照工作液使用前后的冷却性能，参考表３和图
４，确定使用中的工作液的实际浓度，求出修正系数。 ６．２．４用硬度法确定修正系数
根据工艺条件，选定标准试样（包括材质和尺 寸）。根据工作液使用前后标准试样的硬度或试样 断面硬度曲线来修正浓度系数。工件本身的硬度变 化也是修正浓度系数的根据。 ６．２．５选定浓度的工艺试验
逆溶点与浊点不同。作为淬火介质看重的是， 当溶液的温度降到逆溶点时，析出的溶质应立即溶 回溶液，这对于减少ＰＡＧ的带出量，对稳定淬火介 质的冷却能力有着重要的意义。许多高分子化合物 的水溶液都有浊点。当它们的水溶液的温度下降到 浊点时，溶质不会立即溶回溶液，只有温度下降许多 之后，才能溶网溶液。
１ ＰＡＧ淬火介质的优点
ＰＡＧ适用于下列炉型：空气炉、保护气氛炉、渗
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、 １０％
＼ １５％
碳炉、碳氮共渗炉、感应加热炉以及流动粒子炉。可 用于整体淬火和感应淬火，不推荐用于盐浴炉，尤其 是含钡的盐浴炉。
ＰＡＧ适用于水淬的钢和大多数油淬的合金钢，
图１ ５％－２０％ＰＡＧ冷却曲线（ＳＨ／Ｔ０２２０ Ｆｉｇ．１ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｃｌ¨Ｗｅ８ ｏｆ ａｑｌｌｅｏｕＢ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ５％ｔｏ ２０％ＰＡＧ
聚氧化烷撑，聚烷撑二醇，聚 乙二醇，聚二醇
ｐｏｌｙ ａｌｋｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｅｔｈｅｒ
ｐｄ，州ｈｙｌ。“。’ｐｍｐ一。ｍ
ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ
聚醚，聚二醇醚 聚氧乙烯丙烯聚醚 ’。’’—。‘’’’。’‘’＋‘
由于中文译名的混乱，尤其是译为聚乙二醇更不 规范，因为在中文中已有聚乙二醇（ＰＥＧ）。所以不如 干脆译为ＰＡＧ。ＰＡＧ是聚氧化乙烯和聚氧化丙烯的 共聚物，调整两者的比例，可以得到７０～８８℃的逆溶 点。逆溶现象指的是：随温度的上升，溶解度下降，所 以称为逆溶。到达某一温度时溶质开始从溶液中析 出，该温度称为逆溶点。由于逆溶性的存在，工件在 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。ＰＡＧ的浓度越高，该膜就越厚，溶液 从工件吸热的能力就越差。这就是ＰＡＧ降低低温区 冷却能力的机制，即控制ＰＡＧ的浓度就可以控制
温度控制：工作液温度高，选用稍低的浓度，反
测试的冷却性能如表３，冷却曲线和冷却速度曲线 之，选用稍高的浓度。
表３ ＰＡＧ、水、３２号机械油、快速淬火油和超速淬火油的冷却性能（ＩＳＯ－９９５０及ＪＢ／Ｔ７９５１—２００４） Ｔａｂｌｅ ３ Ｃｏｏｌｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＰＡＧ ｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｗａｔｅｒ，ＮＯ，３２ｃｈｉｎｇ ｏｉｌｓ
每毒夸｝｝，孙”“，斗＇》｝鸱
一冷却技术一 ｏ＊ｏ＊ｏ∽＊ｏ Ｏ ｏ Ｏ ｏ－ｏ－
ＰＡＧ水溶性淬火介质的使用
刘卫民
（天津市美石石化产品有限公司，天津 ３００１ １２）
摘要：介绍了ＰＡＧ水溶性淬火介质的优、缺点，对不同浓度的ＰＡＧ水溶液、水、３２号机械油及快速和超速淬
火油的冷却特性进行了比较，论述了ＰＡＧ淬火剂的配制，浓度和温度的控制，搅拌，应用范围和使用中
备注：水及ＰＡＧ温度３０℃，油温８０℃
按照日本的惯例，水溶性淬火介质４００—１５０℃ 的平均冷却速度为１００％／ｓ左右，可用来代油。国 家石化行标ＳＨ／Ｔ０２２０和ＩＳＯ－９９５０及ＪＢ／Ｔ７９５１一
２００４（机械行标）都是热处理油的测试标准，用来测 试水基淬火介质不十分适宜，但目前仍在借用。比较 而言，采用ＩＳＯ一９９５０及ＪＢ／Ｔ７９５１—２００４稍好一些。
的注意事项等。
关键词：ＰＡＧ；淬火荆；冷却性能；浓度
中图分类号：ＴＧｌ５４．４
文献标识码：Ｂ
文章编号：１００８．１６９０（２００７）０３—００６３－００５
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＰＡＧ Ｗａｔｅｒ Ｓｏｌｕｂｌｅ Ｑｕｅｎｃｈａｎｔ
ＵＵ Ｗ西一ｍｉｎ
（Ｔｉａｎｊｉｎ Ｍａｉｎ Ｓｔｒｅａｍ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐ／＇ｏｄｕｃｔｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００１１２） ＡｌＥｔｒａｃｔ：Ｍｅｒｉｔｓ ａｎｄ ｄｅｍｅｒｉｔｓ ｏｆ ＰＡＧ ｗａｔｅｒ ｓｏｌｕｂｌｅ ｑｕｅａｃｈａｎｔ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｃｏｏｌｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＰＡＧ ａｑｕｏｏｕ￥ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｄｌ ｔｈｏｓｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ａｎｄ Ｎｏ．３２ ｏｉｌ∞ｗｅｌｌ ａｓ ｆａｓｔ ａｎｄ
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但不推荐用于高速钢等合金含量很高的钢种。 选用ＰＡＧ浓度时要考虑的基本因素是工件和
设备。 （１）工件因素 材质：中碳结构钢５％～１０％ 高碳结构钢１０％一ｔ５％ 合金钢１５％一２５％ 尺寸：小尺寸选用稍高的浓度，大尺寸选用稍低
的浓度。 形状：复杂形状选用稍高的浓度，简单形状选用
ｓｕｐｅｒ－ｓｐｅｅｄ ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ ｏｉｌｓ．Ｓｕｃｈ ｐｒｏｂｌｅｍｓ∞ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｃｏｎｔｒｏｌｓ ｏｆ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｇｉｔａｔｉｏｎ， ａｄａｐｔａｂｌｅ ａｒｅａｓ，ａｔｔｅｎｔｉｖｅ ｐｏｉｎｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｌｉｋｅ ｆｏｒ ＰＡＧ ｑｕｅｎｃｈａｎｔ，ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．
２ ＰＡＧ淬火介质的缺点
（１）对温度比油敏感，使用温度范围窄，通常为 ２０—５０℃，要求淬火液的容量足够大，且有降温措 施，尤其是在夏天、在南方。