淬火介質(zhì)相關(guān)知識匯總()

淬火介質(zhì)相關(guān)知識匯總一、 主要技術(shù)參數(shù)1、 冷卻特性1.1、冷卻速度曲線當前，國內(nèi)外多以國際標準方法（ISO9950）測定，并用冷卻速度曲線來表征淬火介質(zhì)的冷卻特性。但是，對特定工件（即在鋼種、形狀大小和熱處理要求一定）的情況下，如何從冷卻特性上去選擇合適的淬火介質(zhì)？在生產(chǎn)現(xiàn)場，一個淬火槽中往往要淬多種不同鋼種、形狀、大小和熱處理要求的工件。在這種情況下，如何選定它們共同適用的一種淬火液？從普通機油和自來水的冷卻速度分布（如圖 1）可以看出，普通機油的冷卻速度慢，因而不少工件在其中淬不硬；而自來水的冷卻速度又太快，以致于多數(shù)鋼種不能在其中淬火。如果將機油的冷卻速度提高，該工件淬火硬度也會相應(yīng)提高，當機油的冷卻速度提高到圖 2中帶齒線水平時，該工件剛好可以得到要求的淬火硬度，我們把它叫做允許的 最低冷速分布線 。同時，研究表明，自來水引起淬裂和變形，是自來水冷卻太快，尤其是鋼件冷到其過 冷奧氏體發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的溫度范圍時受到的冷卻太快的緣故 。于是又可以推知，如果能降低自來水的冷卻速度，尤其是在工件冷到較低的溫度以后的淬火冷卻速度，就可以減小工件淬裂的危險。假定自來水冷卻速度降到圖 3中帶齒線所示的水平時，該類工件便不會再淬裂了，我們把這條線叫做此工件已確定條件下允許的 最高冷速分布線 。把圖2和圖3合在一起，可以得到該工件能同時獲得前述三項淬火效果的淬火介質(zhì)的 冷卻速度分布范圍，如圖 4所示。圖中，只要所選的淬火介質(zhì)的冷卻速度分布曲線能全部落入這兩條曲線之間的區(qū)域內(nèi)，不管是快速淬火油還是水溶性淬火液，也不管這些淬火介質(zhì)的冷卻速度分布有何不同，上述工件在其中淬火都可以同時獲得所希望的淬硬而又不裂的效果。1.2淬火介質(zhì)的冷卻過程分三個階段 ：蒸汽膜階段、沸騰冷卻階段、對流冷卻階段（見下圖所示）用符合ISO9950標準的ivf 冷卻特性測試儀 測出的冷卻特性曲線 （如下圖）有幾個特征值對淬火油的淬硬能力有重要影響。第一個是油蒸汽膜冷卻階段向沸騰冷卻階段轉(zhuǎn)變的溫度，即圖中 A點對應(yīng)的溫度，叫做 （上）特征溫度 ;第二個是出現(xiàn)最高冷卻速度的溫度 ，即圖中B點對應(yīng)的溫度;第三個是最高冷卻速度值 ，即B點對應(yīng)的冷卻速度值 ;第四個是對流開始溫度，即C點對應(yīng)的溫度。1.3冷卻特征曲線測試方法測試標準1995

年5月1日，國際標準組織（ISO）頒布了淬火油冷卻特性測定方法

《Industrialquenchingoils-determinationofcoolingcharacteristics-Nickel-alloyprobetestmethod

》（ISO9950）。在1988

年，我國頒布了

2個標準，即

GB

9449《淬火介質(zhì)冷卻性能試驗方法》

（1995

年調(diào)整為行業(yè)標準

JB／T 7951）和

SH／T 0220《熱處理油冷卻性能測定法

》。目前這

3個標準在國內(nèi)都被采用。

JB／T 7951來自法國淬火液體小組

A*T*T*T*S*F*M

聯(lián)合委員會在

1982

年提出的《淬火油烈度

-銀探頭試驗方法》。

SH／T

0220

來自日本工業(yè)標準《熱處理油》（JIS

K

2242—80）。70年代初開始淬火油的研制工作時采用的是仿日的探頭，一直沿用至今。國內(nèi)大多數(shù)淬火介質(zhì)生產(chǎn)廠和使用廠都采用此標準。上述

3個標準探頭的相同點是①都是熱電偶測試探頭，而且都在探頭幾何中心。②都是

K型熱電偶。③探頭形狀都是圓柱形。這3種探頭的不同點是①

ISO

為12.5mm×

60mmIncone1600

鎳基合金，JB

和SH

為銀。②JB

為

16mm×

48mm，SH為

10mm×

30mm。③ISO是鎧裝熱電偶，外徑

1.5mm

而JB、SH為

0.5mm

的偶絲。冷卻曲線判讀方法冷卻曲線判讀的目的在于評價淬火介質(zhì)的冷卻能力

。要評價就要有一個做為基準的參照系統(tǒng)。一般情況下，都是采用水和油。這是因為水和油是最早采用的淬火介質(zhì)。而且一直到現(xiàn)在仍是最常用的淬火介質(zhì)。 Grossmann 的H值也是如此，即以水的 H值為1，油的H值為0.25。既使不是定量地評價，也仍然要以水和油的冷卻能力為基礎(chǔ)做出定性的評價。第二條原則是冷卻曲線與鋼材連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線的關(guān)系， 即淬火介質(zhì)冷卻性能與所淬鋼材的對應(yīng)原則。 這條原則是說明冷卻曲線對應(yīng)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線的不同階段所應(yīng)具備的冷卻性能。原則上說，在 JB、SH探頭心部的熱電偶測得的冷卻曲線可認為是工件（小中尺寸）表面或次表面的冷卻曲線，而 ISO測得的曲線則被認為是工件（小中尺寸）心部或接近心部的冷卻曲線。測試方法我國現(xiàn)行的兩個測試標準都是 熱電偶冷卻曲線法 ，測量結(jié)果的誤差由探頭、 熱電偶、待測試樣、操作人員、軟件系統(tǒng)以及允許誤差不同產(chǎn)生的。 T探頭的表面狀態(tài)是最重要的影響因素。合金探頭經(jīng)過 6次穩(wěn)定化處理后形成的膜在測試過程中可能加厚或變?。汇y探頭測試后用砂紙打磨或用拋光膏拋光會影響探頭表面的光潔度，均直接影響探頭的冷卻過程。探頭淬入溫度的誤差大約在 5C以內(nèi)。銀探頭用的是￠ 0.5mm 的K型NiCr-NiSi 的偶絲，鎳合金探頭用的是 K型￠1.5mm 的非接地型鎧裝熱電偶，絲徑約為￠ 0.3mm2介質(zhì)冷卻能力常用方法：硬度 U曲線法、淬火烈度方法 、直接硬度法、端淬試驗法（多是用于鋼材的淬透性檢測）。硬度 U曲線法：用長度 5倍于直徑的試樣淬火后，從中間切取一段試樣，在測定面上沿垂直直徑方向測定硬度，以它們的平均值畫出硬度 -距試樣中心距離的曲線，稱為硬度 U曲線。試樣材料、尺寸、熱處理工藝不變，用不同的淬火介質(zhì)淬火后得到的硬度 U曲線，就是評價淬火介質(zhì)冷卻能力的依據(jù)。目前 廣泛應(yīng)用在淬火介質(zhì)的工藝試驗中 。淬火烈度方法 ：表征淬火介質(zhì)從熱材料或工件中吸取熱量的能力的指標。以 H值來表示。淬火烈度（ guenchseveri-ty ）的概念是由美國 Grossmann 在1939 年提出的，它首次定量地對淬火介質(zhì)進行評價。淬火烈度又稱為H值，H=C/2K，式中C為通過介質(zhì)和試樣界面的換熱系數(shù)，K為試樣的導(dǎo)熱系數(shù)，對于碳鋼和低合金鋼K值幾乎是一個常數(shù)。C=O/S（TW-TL）△t，式中O為在時間間隔!I內(nèi)從試樣向淬火介質(zhì)轉(zhuǎn)移的熱量，S為試樣與淬火介質(zhì)接觸的表面積，TW為試樣表面的溫度，TL為淬火介質(zhì)的溫度，△t為時間間隔。Grossmann是從一組鋼棒的淬透性導(dǎo)出H美值的，后來各國學者又發(fā)展了很多方法計算H值。20世紀50年代，日本多賀谷和田村提出一個以JISK2242為基礎(chǔ)的阪大式H值。用!10mmX30mm的銀柱探頭測定800~300C的冷卻時間折算為H日值。阪大式H日，單位是cm-1；GrossmannH美，單位為in-1。兩者的換算關(guān)系為：H美=2.54H日。3冷卻速度用符合國際標準ISO/DIS9950的ivf冷卻特性儀測得不同濃度PAG淬火液與水,K1油,G1油,32#機油的冷卻速度值對比表:淬火介質(zhì)溫度最大冷速(℃/S)300℃冷速（℃/S）水35℃221102.5PAG淬火劑5%濃度35℃20587.8PAG淬火劑10%濃度35℃16961.2PAG淬火劑20%濃度35℃12836.7K150℃10213.8G150℃926.632#機油50℃7411.8二、常用淬火介質(zhì)1、常用淬火介質(zhì)，見表 1、2、3。序號介質(zhì)特征冷卻速度特定條件適用鋼種℃/s1自來水90水溫30℃，未攪動25%NaOH水溶液100水溫30℃，未攪動35%NaCl水溶液90水溫30℃，未攪動4飽和氯化鈣50液溫40～70℃，未攪動5三硝水溶液70液溫30℃，未攪動6三氯水溶液80水溫30℃，未攪動7PAG淬火劑15%20～60（因品水溫30℃，未攪動種而不同）8今禹8-20（PAG20水溫30℃，未攪動類）15%90#柴油30液溫40～50℃，未攪動1020#柴油0液溫40～50℃，未攪動11快速淬火油0～20（因品種液溫40～50℃，未攪動而異）12堿浴0160℃浴溫，未攪動2、淬火介質(zhì)選用原則和步驟淬火介質(zhì)的基本要求：在鋼的 Ms點溫度以上冷得適當?shù)目?，冷?Ms點以下后冷得適當?shù)穆＿@又常常被簡化成“ 高溫能冷得快，低溫能冷得慢” 。不同的鋼種和不同的工件對上述的“快”和“慢”的程度有不同的要求。為適應(yīng)多種鋼種和多種工件的不同要求，淬火冷卻介質(zhì)有多種類型和等級。在熱處理行業(yè)，淬火量最大的是碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼制的通用零部件，如齒輪、彈簧、軸承和其它結(jié)構(gòu)件；用得最多的是淬火油、水溶性淬火劑、自來水以及鹽水和堿水。（一）水基淬火液1）含碳量高、淬透性好 的鋼種，應(yīng)選低級別的淬火劑（或淬火液濃度） 。2）在保證不淬裂的前提下，選用級別稍高的淬火劑（或淬火液濃度）可以獲得更深的淬火硬化層。3）在適合的級別中，應(yīng)選擇 性能穩(wěn)定，使用壽命長 ，容易管理且價格低的品種。4）各鋼種適用的參考級別范圍見表

2表4水性介質(zhì)的 300℃冷速和適用鋼種Table4Coolingratesofwater-typequenchantsat300 ℃andapplicablesteelgrades300℃冷速

/℃·s-1

適用的代表性鋼種

常用介質(zhì)低濃度鹽水或堿水90～80

30，35，453%～5%今禹

8-20三氯、三硝淬火液80～70

45，40Cr，T8，T105%～8%今禹飽和氯化鈣

8-2070～50

20Cr，40Cr，42CrMo

，60Si2Mn50～30

40CrNiMo

，GCr15，60Si2Mn，20CrMnMo

8%～10%今禹10%～13%今禹

8-208-2030～20

40CrMnMo

，55SiMnVB

15%～18%今禹

8-20新型水溶性淬火劑大多屬有機聚合物系，因其聚合物種類不同而有 PAG類、聚乙烯醇類以及聚丙烯酸鈉類等種類。它們大多是被加到自來水中配成淬火液來使用。一般說，水中加入這些淬火劑的主要目的是 降低水的低溫冷卻速度。因此，從應(yīng)用的角度，我們最關(guān)心的是它們能降低水的低溫冷卻速度的程度。一種好的水性淬火劑，首先要能同時滿足三項要求：一是冷卻特性適合，二是化學穩(wěn)定性好，三是濃度易測易控， 當然，還要求一定的防銹性、抑菌性和不污染環(huán)境，加在一起，就成為評價水性介質(zhì)好壞的四個要求。（二）淬火油1.淬火油的分類概況淬火油幾乎多是 礦物油基的油 ，其中使用溫度在 80℃以下的俗稱 冷油；使用溫度在 80℃以上的稱為熱油。熱油再按其使用溫度的高低分成不同的品種或等級；冷油則按它的冷卻速度快慢分成不同的等級。此外，還有 真空淬火油和光亮淬火油等品種。所有淬火油都應(yīng)當有穩(wěn)定的冷卻特性，并容易清洗。表5不同淬火油的特性和用途Table5Characteristicsandapplicationsofvariousquchingoils油品特性用途中快速淬火油蒸汽膜階段短，冷卻速度快，對流溫度較低壁厚稍大的合金結(jié)構(gòu)鋼工件快速淬火油冷卻速度高于中快速淬火油壁厚較大的中低合金結(jié)構(gòu)鋼或壁厚較小的碳素結(jié)構(gòu)鋼和碳素工具鋼熱油使用溫度一般在80℃以上，蒸汽膜階段短，冷卻速度中等用于要求嚴格控制變形的中小型工件對于生產(chǎn)現(xiàn)場來說，油的好壞，第一步看是否選對了油的類型。 一般情況下，淬火油按使用的溫度范圍分成冷油和熱油。冷油的冷卻速度一般比熱油要快。在冷油中，又根據(jù)油的冷卻速度高低分成快速淬火油和中快速淬火油。油的冷卻速度越快，其粘度一般多更低，閃點相應(yīng)也越低。熱油的粘度和閃點多較高。 根據(jù)所處理工件的材質(zhì)、大小和熱處理要求，該選擇冷卻速度快的冷油的，如果選擇成了冷卻速度不夠快的熱油；那么，不管該油品的質(zhì)量如何好，工件淬火后也會硬度不足，而且變形很大。相反，該選擇熱油的場合，如果選成了冷卻速度過快的冷油，不管該油品的質(zhì)量如何好，工件在其中淬火的結(jié)果，變形超差，且心部硬度過高。不僅冷油、熱油要選擇正確，就是在其中油品的級別，也應(yīng)選擇正確。如果該選快速油而選成了中快速油，也會由于冷卻速度不足，使某些工件達不到要求的淬火硬度。熱油的級別不同，主要指它們使用溫度的不同。使用溫度高的品種，一般適用于較小型的工件，其控制變形的能力更好些。但是，對更大一些的工件，或者淬透性稍差點的鋼種，就應(yīng)當選擇使用溫度更低的油品。2.油品的評定評價的油品種類和級別是否選得正確，最簡單的判斷方法是用生產(chǎn)中準備采用的工藝參數(shù)，加熱單一的工件，在該油品中淬火，看看能否得到要求的度、淬硬深度、心部硬度，以及變形要求 。如果單件淬火能達到工件的熱處理要求，該油品的種類和級別就基本上是選對了。剩下來要做的就兩件事。一是從設(shè)備條件和工藝方法等方面保證多個工件同時淬火時的均勻性，二是了解（或者在使用中考驗）該油品的穩(wěn)定性。

淬火硬對油的冷卻特性，特別要注意它的穩(wěn)定性。根據(jù)我們了解到的情況，不管國內(nèi)外什么廠家生產(chǎn)的油品，在大量連續(xù)處理一般中小型工件的場合，正常使用條件下，油品的穩(wěn)定性可分成三種水平。經(jīng)過短時間使用，比如僅僅使用二、三十天后，冷卻能力就已開始衰退。這樣的油穩(wěn)定性不好。經(jīng)過半年左右的使用，冷卻能力的衰退開始表現(xiàn)出來，淬火后工件表面出現(xiàn)污點并逐漸增多；不到一年，淬火油就不得不整槽更換。這樣的油穩(wěn)定性差。在相同的使用條件下，淬火油可以連續(xù)使用二、三年，甚至更長的時間，之后才開始出現(xiàn)冷卻能力衰退跡象。這樣的油穩(wěn)定性好。能在幾年的連續(xù)使用中保證淬火工件得到要求的淬火硬度、硬化深度、心部組織，且變形不超差，加上淬火后的工件易清洗，這樣的油就可以稱為好油。就油品而言，是否是好油，實際包括了油的冷卻特性合適和穩(wěn)定性好兩方面。國內(nèi)外關(guān)于淬火用油的標準有多種。各標準對淬火油的理化性能都有較全面的規(guī)定，對油的冷卻特性也有大致的要求。但是，從標準中看不出油的上述穩(wěn)定性好壞來。因此，僅僅看說明書，熱處理工作者很難選擇到好油。一般可以采用的辦法是：通過試用來選擇冷卻特性適合的油品；再從別的工廠的長期使用效果，來評價該油品的穩(wěn)定性好壞。如果能找到同類工件在別的廠家連續(xù)使用了兩三年的油品，還可以省去自己試用的麻煩。如果能滿足這些要求的油品有好幾種（事實上是這樣），當然選擇廉價的。在選擇淬火油時，前面已經(jīng)談到過，這里還需要強調(diào)一下：一是任何一種工件都可能在冷卻特性有相當差別的油中淬火，且都能滿足該工件的熱處理要求。二是任何一種淬火油也都可以用來處理相當多不同鋼種、大小和要求的工件。淬火油供應(yīng)商，只需要提供有限的幾種油品，就能滿足幾乎所有工件的需要，道理就在這里。同樣的道理，一個熱處理廠只需要配備有限的幾種油，就能滿足幾乎所有工件的需要。3.選擇淬火油考慮因素（ 以緊固件為例 ）淬火油一般分為普通淬火油、快速淬火油、等溫淬火油、真空淬火油以及光亮淬火油。緊固件企業(yè)大多采用普通淬火油、快速淬火油和光亮淬火油。它的熱穩(wěn)定性都較好，能更好地保證緊固件的淬火質(zhì)量。當然，還必須綜合考慮如下四個方面的因素。1）．鋼的臨界冷卻速度鋼從奧氏體化溫度連續(xù)冷卻下來發(fā)生珠光體和貝氏體組織轉(zhuǎn)變，面只有馬氏體轉(zhuǎn)變的最低冷卻速度稱之為臨界冷卻速度。這個冷卻速度能躲過圖和圖上“鼻子尖”。所選擇的淬火油的冷卻速度必須達到或高于臨界冷卻速度.2）．鋼的淬透性淬透性好的鋼種可選擇冷卻速度較低的淬火油；反之，鋼的淬透性較差則必須選擇冷卻速度高的淬火油才能保證淬硬層深及心部硬度。對于緊固件品種來說，對鋼種的要求是限制碳含量0.15%~0.55%之間，對Mn元素，由于國產(chǎn)鋼種的淬透性帶較寬，應(yīng)以淬透性最低的條件為準選擇淬火油的冷卻速度.快速淬火油主要用于合金結(jié)構(gòu)鋼以及較小規(guī)格緊固件和淬透性稍低的鋼種。緊固件企業(yè)都希望每臺熱處理爐可以處理比較多的鋼種和比較多規(guī)格的緊固件，因此，多傾向于選用適應(yīng)范圍更廣的淬火油。3．淬火零件的有效截面積大小截面積越大的緊固件需選擇冷卻速度較大且對流階段開始溫度較低（？）的淬火油，以保證零件的淬硬層深度和心部硬度。反之，規(guī)格較小的緊固件為減少變形和防止開裂宜選擇對流開始溫度稍高，冷卻速度較慢的淬火油。快速淬火油BQ381的蒸汽膜階段短，也就是油的高溫階段冷卻得快，這一特點有利于45#鋼≤M20mm螺栓、M42mm螺母獲得較深的淬硬層，而對于SWRCH35K、35#鋼則減薄≤M12mm螺栓、M30mm螺母才能保證心部硬度與表面硬度有較小的差異。從冷卻速度分布上分析，除中、高溫階段要求冷卻得快以外，油的低溫冷卻速度高低對獲得淬硬層深淺作用更大，低溫冷卻速度越高，淬硬層往往越深 。這對于高強度緊固件整個截面均勻承受載荷，至少要求心部有90%以上馬氏體時，十分有利。4．淬火油的冷卻特性曲線每一種淬火油都具有較穩(wěn)定的冷卻特性，所測定的冷卻特性曲線就是選擇淬火油的重要依據(jù)。在具體針對高強度緊固件某種鋼（或幾種鋼）選擇淬火油時，應(yīng)選擇TVP溫度高于700℃，最大冷卻速度對應(yīng)的溫度在600℃。如BQ381快速淬火油的TVP溫度則高于720℃，最大冷卻速度在615℃左右，據(jù)介紹是當前冷卻速度最高的礦物油基淬火介質(zhì)之一，可以滿足較大規(guī)格合金鋼及低淬透性鋼緊固件淬火需要，獲得高而均勻的表面硬度和足夠的淬硬層深度，且保持長期穩(wěn)定的冷卻特性，使用壽命較長的品種之一。另外，由于快速淬火油在使用中因產(chǎn)生熱分解、氧化和聚合反應(yīng)，從而導(dǎo)致冷卻特性的變化。其主要應(yīng)注意以下幾個方面。1）．淬火油使用壽命的監(jiān)測最初配置淬火試驗的目的是對購進的淬火油性能進行定期監(jiān)測，根據(jù)三個月周期試驗所積累的結(jié)果，確定淬火油的合適使用壽命，預(yù)測與淬火性能變化有關(guān)的問題，從而減少因淬火油性能變化造成的返工或廢品損失。對于連續(xù)式網(wǎng)帶爐使用的快速淬火油，根據(jù)三個月間隔試驗所積累的淬火特性資料，有可能建立油的穩(wěn)定性及淬火特性圖，使其成為生產(chǎn)的一種常規(guī)控制方法。2）．零件表面狀況的影響當緊固件表面有氧化皮存在時，因其導(dǎo)熱性差，淬火時雖然其表面一瞬間就降至特性溫度而且直接進入沸騰階段，但在冷卻過程中冷速均比無氧化皮者要慢些，尤其在650℃左右下冷卻能力是很差的。3）．攪拌與回圈（？）的影響淬火油的回圈對保持油溫均勻，破除淬火過程中的蒸汽膜很重要，攪拌速度增大，蒸汽膜冷卻階段縮短，最大冷速增大，而且更重要的是對流冷卻階段的冷卻也增大。對流階段的冷速增大，可增加畸變的危險性，因此不應(yīng)使用過強的攪拌。連續(xù)式網(wǎng)帶爐淬火油的回圈是通過浸入式螺旋槳攪拌器完成。攪拌器通過變頻器進行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。攪拌對淬火油冷卻速度H的影響。生產(chǎn)實踐證明，攪拌時，隨攪拌速度增大，變形也會增大，具體的作用機理尚不清楚。一般應(yīng)采用中等攪拌，以減少變形。另外，為了增加溫均勻性和冷卻速度，可采用油槽的整體大循環(huán)，并加大循環(huán)速度，回圈的方式以抽出油槽上部的熱油泵入油槽底部為宜。三、常用冷卻介質(zhì)特性曲線及相關(guān)參數(shù)四、淬火油的現(xiàn)場管理（一）技術(shù)質(zhì)量管理快速淬火油在使用中的變化比較復(fù)雜，它包含所加添加劑的變化和基礎(chǔ)油變化兩部分，是這兩方面變化的綜合結(jié)果，不同的淬火油以及不同的淬火工藝，變形情況會有較大的差別，因此加強對淬火油的嚴格管理對保證淬火緊固件的品質(zhì)極為重要。對于淬火油的管理主要體現(xiàn)在入廠驗收、倉儲管理、過程動態(tài)監(jiān)測與維護、定期檢驗各環(huán)節(jié)。日常淬火油質(zhì)量監(jiān)測的專案為：粘度、閃點、水份、不溶灰分（又稱沈淀物）和冷卻速度。1．閃點一般情況下，不管是開式還是閉式淬火油糟，隨使用時間的延長，油的閃點都是呈下降傾向。連續(xù)式網(wǎng)帶爐的油糟閃點下降10~20℃后即可穩(wěn)定。當閃點下降較多時易出現(xiàn)淬火軟點，而且不安全，應(yīng)進行及時處理。2．粘度這一指標與油的冷卻性能有密切關(guān)系，粘度的變化對開式油槽和閉式油槽有所差異。開式油槽因燒損快，氧化聚合反應(yīng)幾率大，故粘度呈增大傾向。閉式油槽的淬火油則以熱分解為主，因而粘度表現(xiàn)為下降趨勢，熱分解使粘度下降，導(dǎo)致軟點產(chǎn)生和變形增大。添加劑分解粘度增大，致使油的冷卻能力下降。油的使用溫度越高，油變質(zhì)得越快。連續(xù)式網(wǎng)帶爐配備完備的回圈冷卻系統(tǒng)，使油溫穩(wěn)定在60~70℃范圍，并通過槽內(nèi)的回圈攪拌防止局部過熱等措施，可減慢油變質(zhì)，延長油的使用壽命。3．不溶灰分（沉淀物）油中存在的不溶灰分（沉淀物）有焦泥、槽中的細微粒鐵粉沙粒和塵埃等雜物。當這些雜物超過一定數(shù)量時會引起油的粘度上升，冷卻能力下降，故應(yīng)定期采取過濾油，清掃油槽等措施加以去除。4．水份油中含有微量水份將嚴重影響油的冷卻性能，造成淬火后緊固件光亮度下降，硬度不均，產(chǎn)生軟點甚至開裂傾向。研究發(fā)現(xiàn)，油淬產(chǎn)生的變形問題部分是因油中含水造成的。此外，油中含水還加速了油的乳化變質(zhì)和促進油中添加劑的失敗。當油中含水量≥0.1%時，油受到加熱時有可能使聚集在油槽底部的水達到沸點后，體積突然膨脹，易造成油溢出淬火油槽而引發(fā)火災(zāi)。淬火油含有水份，主要惡化冷卻性能，加速油的老化。對快速淬火油中含水對冷卻特性的影響之研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由于微量水促使添加劑失敗，導(dǎo)致淬火油的最高冷速明顯下降，隨著油中含水量的增加，使對流冷卻階段的冷卻速率增加（300℃的冷卻速率從不含水時的8℃/s增加到含水0.20%的40℃/s），緊固件變形和開裂傾向也會增大。淬火油中若混入200ppm 以上的水份就需要查出產(chǎn)生水份的原因，若油中含水量達到熱脫水、沉淀脫水、離心脫水、過濾脫水，這對于保證淬硬、減少變形和開裂將不無好處。

0.5%，就必須對油中水份要設(shè)法去除。通常用加5．冷卻曲線快速淬火油的冷卻曲線能比較直觀地表明該種淬火油的冷卻特性，是選擇淬火油品種和監(jiān)測火油冷卻性能變形的重要手段。因此，緊固件企業(yè)都應(yīng)定期檢測淬火油的冷卻特性曲線。淬火油冷卻特性對高強度緊固件熱處理的成敗是至關(guān)重要的。緊固件企業(yè)熱處理分廠（或熱處理車間）要建立一套完整的淬火油管理制度和記錄，完善和保持淬火油槽有良好的攪拌，加熱和冷卻系統(tǒng)，以保證淬火油槽處于工藝控制狀態(tài)。此外，根據(jù)熱處理產(chǎn)量多少，每半年或一年清理油槽一次，過濾油污，清除槽底的殘渣雜物，及時補充新油。每月或每三個月對每個油槽都應(yīng)取油樣檢測一次以監(jiān)測油質(zhì)變化情況，當檢測的指標超過規(guī)定標準而無法調(diào)整改善時，必須整槽更換新油。（二）安全技術(shù)管理熱處理車間淬火油著火和氣體爆炸原因分析及安全措施 .pdf四、幾條重要規(guī)律第一條：油的低溫冷卻速度高低對獲得淬硬層深淺作用更大，低溫冷卻速度越高，淬硬層往往越深 。第二條：二、淬火冷卻介質(zhì)及其應(yīng)用技術(shù)漫談1、前言十幾年來，本文作者一直工作在淬火介質(zhì)及其應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。下面介紹的是作者多年工作的一些體會、經(jīng)驗和部分工作成果。首先談?wù)劺鋮s介質(zhì)在淬火冷卻技術(shù)領(lǐng)域中的地位和作用。接著，介紹淬火介質(zhì)主要品種的特點、用途和根據(jù)情況和需要選擇淬火介質(zhì)的原則方法，以及介質(zhì)的使用維護知識和經(jīng)驗。最后介紹分析和解決淬火變形問題的三要素和硬度差異法。冷卻介質(zhì)是冷卻技術(shù)的龍頭和中心冷卻是熱處理生產(chǎn)的重要組成部分。熱處理的冷卻包括要求緩慢冷卻的退火，以空冷為主的正火，以及通過快冷來獲得馬氏體組織的淬火等。其中，淬火冷卻要求高、技術(shù)難度大，一直是熱處理生產(chǎn)關(guān)注的重點。當前，絕大多數(shù)工件的淬火都是在水性淬火介質(zhì)或油中進行的，因此本文重點討論通用型的水性和油性介質(zhì)。眾所周知，如果鋼件淬火冷卻速度過慢，就不能獲得要求的淬火硬度和淬硬層深度；而冷卻速度過快，又可能引起淬裂和過深的淬硬層。同時，淬火冷卻速度過快或冷卻速度不足，都可能引起工件的超差變形。不僅如此，冷卻過程中，工件的形狀越復(fù)雜，不同部位溫度差就越大，要得到不淬裂和沒有超差變形就越難。淬火冷卻技術(shù)的第一步是選擇適合的淬火介質(zhì)。一般說，合適的標準首先是在單件淬火條件下能滿足熱處理要求。僅僅作單件淬火時，淬火冷卻的不均勻性主要表現(xiàn)在同一個工件上。通常采取選擇 合適的淬火介質(zhì) ，加上適當?shù)拇慊鸩僮鞣绞?，特別是手工操作方式，來解決單件淬火的均勻性問題?，F(xiàn)代的熱處理生產(chǎn)則以大量、連續(xù)，以及長期不斷生產(chǎn)為特點。相應(yīng)地， 淬火冷卻的不均勻性 也就增加到四個方面：第一， 同一工件不同部位在淬火冷卻上的差異，這是單件淬火就存在的問題。第二， 同批淬火的工件，因放置的部位不同，冷卻環(huán)境不盡相同所引起的不均勻性。第三， 不同批次淬火的工件，因淬火介質(zhì)的溫度和相對流速變化等原因引起的不均勻性。第四， 長期生產(chǎn)中，因介質(zhì)受污染，加上淬火介質(zhì)本身的變化，所引起的不同時期的淬火效果上的差異。因此，現(xiàn)代熱處理大生產(chǎn)的淬火冷卻技術(shù)，要求在單件淬火冷卻技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過采用高質(zhì)量的冷卻介質(zhì)、與介質(zhì)配套的設(shè)備，以及相關(guān)的用法技術(shù)，來消除或減小上述四方面的性能差異，以保證獲得更高的和始終穩(wěn)定的熱處理質(zhì)量。通常，從淬火槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計、配備循環(huán)冷卻以及加熱系統(tǒng)、安設(shè)攪拌裝置對介質(zhì)做合理的攪動、使用工裝具和有關(guān)的操作技術(shù)而第四類，即介質(zhì)冷卻特性的長期穩(wěn)定性問題，則要靠選擇優(yōu)良品質(zhì)的冷卻介質(zhì)，并進行合理的使用維護來解決。

來改善前三類均勻性問題。把研究開發(fā)不同特性的淬火介質(zhì)產(chǎn)品、根據(jù)情況選擇合適淬火介質(zhì)的品種，以及通過裝備和使用技術(shù)來改善上述四種均勻性要求結(jié)合在一起，就構(gòu)成了熱處理冷卻技術(shù)的工作內(nèi)容，或者說基本任務(wù)。研究開發(fā)能適應(yīng)不同要求的多種淬火介質(zhì)，是冷卻技術(shù)的首要內(nèi)容。其它配套設(shè)備和相關(guān)的用法技術(shù)都是根據(jù)所用介質(zhì)的特點而選用和發(fā)展的。因此，可以說，冷卻介質(zhì)是冷卻技術(shù)的龍頭或中心。淬火冷卻介質(zhì)的基本特性和主要類型熱處理對淬火介質(zhì)的 基本要求：在鋼的Ms點溫度以上冷得適當?shù)目?，冷?Ms點以下后冷得適當?shù)穆＿@又常常被簡化成“ 高溫能冷得快，低溫能冷得慢” 。不同的鋼種和不同的工件對上述的“快”和“慢”的程度有不同的要求。為適應(yīng)多種鋼種和多種工件的不同要求，淬火冷卻介質(zhì)有多種類型和等級。在熱處理行業(yè)，淬火量最大的是碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼制的通用零部件，如齒輪、彈簧、軸承和其它結(jié)構(gòu)件；用得最多的是淬火油、水溶性淬火劑、自來水以及鹽水和堿水。自來水、鹽水、堿水以及所謂普通機油 通常被稱為傳統(tǒng)的淬火介質(zhì)；而把專門為熱處理淬火冷卻的需要才開發(fā)的各種 專用淬火油，加上最近幾十年才開發(fā)出的水性淬火劑合稱為新型淬火介質(zhì)。專用淬火油幾乎多是礦物油基的油，其中使用溫度在80℃以下的俗稱冷油；使用溫度在80℃以上的稱為熱油。熱油再按其使用溫度的高低分成不同的品種或等級；冷油則按它的冷卻速度快慢分成不同的等級。此外，還有真空淬火油和光亮淬火油等品種。所有淬火油都應(yīng)當有穩(wěn)定的冷卻特性，并容易清洗。新型水溶性淬火劑大多屬有機聚合物系，因其聚合物種類不同而有 PAG類、聚乙烯醇類以及聚丙烯酸鈉類等種類。它們大多是被加到自來水中配成淬火液來使用。一般說，水中加入這些淬火劑的主要目的是 降低水的低溫冷卻速度。因此，從應(yīng)用的角度，我們最關(guān)心的是它們能降低水的低溫冷卻速度的程度。程度不同，應(yīng)用的范圍也不同①。除了冷卻特性之外，水性介質(zhì)還需要具備另外兩個必不可少的特性。 一個是冷卻特性的穩(wěn)定性，另一個是所配制的淬火液的濃度要容易測量和調(diào)控。當然，還要求一定的防銹性、抑菌性和不污染環(huán)境。各種專用淬火介質(zhì)的基本特性和用法都容易從有關(guān)的說明書等資料中查找，這里就不做介紹了。傳統(tǒng)介質(zhì)和新型介質(zhì)的冷卻特性對比4.1普通機油和自來水在冷卻特性上的不足之處最具代表性的傳統(tǒng)淬火介質(zhì)是水和普通機油?，F(xiàn)在，大家多習慣于用符合國際標準(ISODIS9950)是自來水和普通機油（N32）的冷卻特性曲線。圖中，縱坐標表示溫度（℃），橫坐標表示冷卻速度（℃

的冷卻特性儀，來測量這些液體淬火介質(zhì)的冷卻特性。圖/s）。

1一般認為，自來水的主要缺點是 低溫冷卻速度過快，使很多工件在其中淬火會開裂 。普通機油的主要不足是 蒸汽膜階段長和冷卻速度偏慢，這使淬透性較差或者有效厚度較大的工件淬火后硬度不足且變形較大 。為此，一般認為，研究開發(fā)新型水溶性淬火介質(zhì)的首要目標是降低水的冷卻速度，尤其是水的低溫冷卻速度；而開發(fā)新型淬火油的重要目標則是縮短油的蒸汽膜階段和提高油的冷卻速度。根據(jù)上述改變冷卻特性的目標，

再結(jié)合對淬火介質(zhì)其它方面的要求，

國內(nèi)外研究開發(fā)出了多種新型淬火介質(zhì)產(chǎn)品，

并在熱處理生產(chǎn)中得到應(yīng)用。

到目前為止，用得最成功的水性淬火介質(zhì)是

PAG

類的產(chǎn)品。而得到廣泛應(yīng)用的新型淬火油主要是快速淬火油和等溫分級淬火油。圖

2是一種

PAG

淬火劑在不同濃度下的冷卻特性與自來水的對比曲線。圖

3是一種快速淬火油和普通機油的冷卻特性對比曲線。圖

4是一種熱油與普通機油的冷卻特性對比曲線。因為工件淬火冷卻的需要才使用淬火介質(zhì)，因此我們首先注意的是它們的冷卻特性。為了獲得前后一致的產(chǎn)品質(zhì)量，要求在長期和大量生產(chǎn)中介質(zhì)的冷卻特性保持相對穩(wěn)定。除了冷卻特性及其穩(wěn)定性之外，對淬火介質(zhì)還有其它一些輔助性能上的要求。對于淬火用油，這些輔助性能包括不易著火、光亮性、防銹性、消泡性和易清洗等。對于水性淬火劑，包括濃度易測易控、消泡性、防銹性、抑菌性和對環(huán)境污染小等。4.2自來水的第二大缺點及其克服辦法用自來水作冷卻介質(zhì)，除了它的第一大缺點，即低溫冷卻速度過快以外，還遇到另外的問題。比如，多個工件采取比較密集的方式同時入水時，淬火后會有顯著的硬度差異是有較深的內(nèi)孔時，自來水中淬火后，除了有嚴重的硬度不均外，常常伴有很大的淬火變形

。為此，現(xiàn)在的多用爐上基本不用水性淬火介質(zhì)。又如， 工件形狀復(fù)雜、尤其。再如，象大型圓鋸片之類的大薄片狀工件，在自來水淬火后，往往出現(xiàn)特別大的變形翹屈

。同樣的情況和工件，在油中淬火時，則不會發(fā)生這些問題。引起這些問題的原因是，水的冷卻特性對水溫變化太敏感。圖5是水溫對自來水冷卻特性的影響曲線[2]。作為對比，圖6是油溫對油的冷卻特性的影響曲線?？梢钥闯觯疁貙鋮s特性的影響是很大的。我們把冷卻特性對液溫變化太敏感，列為自來水的第二大缺點。有機聚合物水溶液，比如PAG淬火液，也有相同的缺點。應(yīng)當說，這是多數(shù)水性介質(zhì)都可能存在的缺點。10％的無機鹽（或堿）溶入水中，可以大大減小冷卻特性對水溫的敏感程度。圖 7是不同液溫下 10％硫酸鈉水溶液的冷卻特性曲線。和單純自來水相比，液溫達到80℃之前，其冷卻特性對液溫的敏感程度還是比較小的。把自來水、PAG淬火液、淬火油和熔融鹽等液體介質(zhì)的上述兩項特性列在一起，可以作成表1。上述對液溫的敏感性，主要是通過液溫對冷卻的蒸汽膜階段長短的影響，而最終反映在同一工件的不同部位之間、不同工件之間、以及不同批次淬火工件之間出現(xiàn)大的硬度差異和嚴重的淬火變形上 。表1不同種類液體介質(zhì)的兩大特點對比表Table1Comparisonbetweencharacteristicsofdifferentliquidquenchants介質(zhì)自來水油PAG淬火液10％無機鹽（或堿）的水溶液熔融鹽?。ㄈ缦觖}浴）防止鋼件淬裂的能力差好濃度適當時相當好差好冷卻特性對液溫的穩(wěn)定性差好較差較好好最后，我們再來分析上述液溫敏感性對工件淬火變形產(chǎn)生影響的原因。 在測量的冷卻曲線上，從蒸汽膜階段到沸騰階段的過渡期，是冷卻速度由慢到快的突變期。通常把這種突變對應(yīng)的探棒溫度，稱為所測冷卻介質(zhì)的特性溫度。在特性溫度以上，介質(zhì)的冷卻能力很弱。而一旦進入沸騰階段，冷卻速度就驟然大增。同一工件的不同部位，有的在特性溫度之上，有的已經(jīng)冷到了特性溫度之下，它們之間的冷卻速度差異，往往會引起大的淬火變形。工件的淬火溫度比介質(zhì)的特性溫度高得越多，復(fù)雜工件上的冷卻情況差異就越大，且維持時間越長，工件的淬火變形也就越嚴重。降低介質(zhì)的特性溫度，也有相同的影響 。自來水第二大缺點的危害就在于此?？梢酝浦?，如果整個淬火過程只在蒸汽膜階段進行，或者只在沸騰階段階段進行，由于沒有冷卻速度的突變，就不會發(fā)生這類因素引起的淬火變形。綜合上述討論，我們建議用以下七類辦法，來克服液體介質(zhì)的上述第二大缺點：第一類辦法、在單一的冷卻階段內(nèi)冷卻。選用那些特性溫度高于工件的淬火加熱溫度的介質(zhì)，使整個冷卻過程都在沸騰階段進行。比如，通常使用的硝鹽浴等熔融鹽浴屬于這類?；蛘咄耆诮橘|(zhì)的特性溫度以上冷卻，使整個冷卻過程都在蒸汽膜階段進行。比如，在慢速的漿狀介質(zhì)中冷卻高合金鋼工件，屬于此類。我們認為，這是最上等的解決辦法。第二類辦法、選用蒸汽膜階段長短對液溫變化不敏感的介質(zhì)，比如各種淬火油。第三類辦法、加入能縮短介質(zhì)冷卻的蒸汽膜階段的添加劑。如快速油中的添加劑。第四類辦法、加入能減小介質(zhì)液溫敏感性的添加劑，如自來水中溶入一定量的無機鹽或堿。第五類辦法、適當降低工件的淬火加熱溫度，以縮短工件在蒸汽膜階段的冷卻時間，來減小上述影響的程度。第六類辦法、降低介質(zhì)的使用溫度，以降低淬火中可能的最高液溫，來縮短冷卻的蒸汽膜階段。第七類辦法、通過加強介質(zhì)的流動和增大工件之間的距離等措施，減小工件周圍的液溫升高值。、常用液體介質(zhì)的選擇原則5.1常用介質(zhì)的選擇要點常用淬火介質(zhì)可分為 油性和水性兩大類，新型淬火介質(zhì)也不例外。水性和油性介質(zhì)各有其特點和使用范圍，根據(jù)我們的經(jīng)驗，從選擇和使用的角度把水和油性介質(zhì)的特點和用途列成了 4張表，供選擇時參考。表2水性和油性介質(zhì)對工件和淬火方式的要求Table2Workpiecesandquenchingwayssuitedwater-typeandoil-typequenchants條件和要求水性油性單件或零散方式入液淬火○○工件以密集堆放方式入液淬火×○工件形狀較簡單，壁厚較均勻○○薄片狀工件淬火？○形狀較復(fù)雜，壁厚差較大或有較深內(nèi)孔的工件？○鹽爐加熱后單件淬火？○表3水性和油性介質(zhì)的鋼種適應(yīng)性對比Table3Adaptabilityofwater-typeandoil-typequenchantstosteelgrades鋼種水性油性碳素結(jié)構(gòu)鋼，碳素工具鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼一般都適用除較厚大件外適用中合金結(jié)構(gòu)鋼和合金工具鋼少數(shù)情況適用大部分適用高合金鋼一般都不適用大部分適用注：○表示一般可以，×表示不可以， ?表示特定條件才可以。是選擇水性介質(zhì)還是淬火油？首先應(yīng)從處理的鋼種考慮。介質(zhì)，表 4給出了各類水性介質(zhì)的冷速級別和適用的鋼種，表

表3提供了大致的選擇原則。 在確定了選擇油還是水性介質(zhì)之后， 可進一步確定選擇哪種水性或油性5則給出了不同淬火油的特性和用途。結(jié)合 4個表的內(nèi)容即可確定選用何種淬火介質(zhì)。表4水性介質(zhì)的300℃冷速和適用鋼種Table4Coolingratesofwater-typequenchantsat300℃andapplicablesteelgrades300℃冷速/℃·s-1適用的代表性鋼種常用介質(zhì)低濃度鹽水或堿水90～8030，35，453%～5%今禹8-20三氯、三硝淬火液80～7045，40Cr，T8，T105%～8%今禹8-20飽和氯化鈣70～5020Cr，40Cr，42CrMo，60Si2Mn8%～10%今禹8-2050～3040CrNiMo，GCr15，60Si2Mn，20CrMnMo10%～13%今禹8-2030～20 40CrMnMo，55SiMnVB 15%～18%今禹8-20表5不同淬火油的特性和用途Table5Characteristicsandapplicationsofvariousquchingoils油品特性用途中快速淬火油蒸汽膜階段短，冷卻速度快，對流溫度較低壁厚稍大的合金結(jié)構(gòu)鋼工件快速淬火油冷卻速度高于中快速淬火油壁厚較大的中低合金結(jié)構(gòu)鋼或壁厚較小的碳素結(jié)構(gòu)鋼和碳素工具鋼熱油使用溫度一般在80℃以上，蒸汽膜階段短，冷卻速用于要求嚴格控制變形的中小型工件度中等5.2從冷卻特性選擇淬火介質(zhì)的原則思路 [3]在圖1中已經(jīng)看到，普通機油和自來水的冷卻速度曲線之間有很寬一個空白地帶。今有一個工件用普通油淬不硬，用自來水淬又要開裂。在普通機油中加入適當?shù)奶砑觿﹣硖岣咚睦鋮s速度，可以相應(yīng)提高那個工件的淬火硬度。假定，當冷卻速度分布曲線提高到圖 8中的鋸齒線的位置時，該工件便可以得到要求的淬火硬度等要求了。我們就把這條虛線叫做該工件允許的的 最低冷卻速度分布線。 同樣的道理，在自來水中加入水溶性添加劑，可以降低水的冷卻速度。假定，當水的冷卻速度曲線降低到圖 9中的鋸齒線位置時，上述工件在其中淬火后就能達到不淬裂和其它熱處理要求了。我們就把這條鋸齒線叫做該工件允許的 最高冷卻速度分布線。把圖8和圖9中的兩條鋸齒線作在同一張圖中，得到 圖10。其中，兩條鋸齒線把圖面分成了三個區(qū)域，我們把右邊的區(qū)域叫做過快冷速區(qū)，把左邊的區(qū)域叫做不足冷速區(qū)，而把中間部分叫做適度冷速區(qū)。 表6列出了所用淬火介質(zhì)的冷卻速度分布曲線完全落入任一區(qū)內(nèi)時，該工件在其中淬火后將會獲得的淬火效果。表6冷卻速度分區(qū)及其淬火效果Table6Zoningofcoolingrateanditsquenchingeffect分區(qū)區(qū)域名稱區(qū)內(nèi)淬火效果I區(qū)過快冷速分布區(qū)硬度高、淬裂、變形超差I(lǐng)I區(qū)適度冷速分布區(qū)硬度高而均勻、無淬裂、變形不超差I(lǐng)II區(qū)不足冷速分布區(qū)硬度不足且高低不均、變形大任何一種淬火冷卻介質(zhì)，只要它的的冷卻速度分布能完全落入適度冷卻速度分布區(qū)，不管它在 2區(qū)內(nèi)的分布情況如何，就都能滿足該工件的熱處理要求。這就是說，對于一種工件，可以有多種淬火介質(zhì)適用于它。相反，如果所用介質(zhì)的冷卻速度分布曲線全部或部分進入了 1區(qū)或2區(qū)，工件在其中淬火就不能完全滿足熱處理要求。上述分區(qū)圖表僅僅告訴我們一種分析問題的思路。實際工件淬火時，因為影響因素很多，很難找出準確的適度分布區(qū)。但是，把這一思路與我們的熱處理知識相結(jié)合，可以從以下五個方面，結(jié)合熱處理的知識和經(jīng)驗，從冷卻特性去選擇適合的淬火介質(zhì)：一是鋼的碳含量高低，二是鋼的淬透性大小，三是工件的有效厚度，四是工件的形狀復(fù)雜程度，五是允許的淬火變形量大小。實際應(yīng)用場合，一個淬火槽，不裝油性介質(zhì)，就得裝水性介質(zhì)。二者只能選其一。一般工件在油中淬火時，淬裂危險很小，但油的冷卻速度慢了卻會引起淬火硬度不足和大的淬火變形。因此，在這種場合，選擇淬火油時，要求油的冷卻速度分布曲線落在待淬火工件允許的最低冷卻速度分布曲線的右邊，即應(yīng)當快于工件的最低冷卻速度分布曲線。而當采用水性淬火介質(zhì)時，主要的危險是淬火液的冷卻速度過快而引起淬裂。因此，首先要求在可能采用的最低液溫下，配成的淬火液的冷卻速度曲線落在待處理工件允許的最高冷卻速度曲線的左邊，即具有更低的冷卻速度。其次，對于水性淬火介質(zhì)，還有另外一個要求：在選定的生產(chǎn)條件下，淬火槽中特定位置的最高液溫下，該淬火液的冷卻速度分布曲線仍然不會落到工件允許的最低冷卻速度分布曲線的左邊。從冷卻特性選擇淬火介質(zhì)時，還應(yīng)當“當留有余地”。這里說的留有余地，具體做法是：選擇的淬火油的冷卻速度曲線不能是剛好快到工件允許的最低冷卻速度分布曲線的程度，而還要更快一些。選擇的水溶性淬火介質(zhì)的冷卻速度分布曲線不能剛好慢到工件允許的最高冷卻速度分布曲線的程度，而還要更慢一些。為什么要留有余地？前面談到，研究水溶性淬火介質(zhì)的目標是降低水的冷卻速度，尤其是水的低溫冷卻速度；而研究開發(fā)淬火油的主要目標是提高油的冷卻速度，包括縮短蒸汽膜階段。 在淬火介質(zhì)的使用過程中，不管所用介質(zhì)的性能如何穩(wěn)定，介質(zhì)的變質(zhì)都是難免的 。只是變質(zhì)的快慢不同罷了。從冷卻速度上看，質(zhì)變質(zhì)的方向是冷卻速度加快；而油性介質(zhì)的變質(zhì)方向則是冷卻速度減慢 。留有余地，才能保證連續(xù)生產(chǎn)中，介質(zhì)特性稍有衰退的情況下，處理的工件仍然達到要求的性能。此外，鋼材的成分波動等也是不可避免的，也需要為之留有余地。

水性介用什么辦法來選出稍快一些的油和稍慢一些的水性介質(zhì)？其實很簡單，用稍微大一點的、相同形狀的工件或試樣去選擇油，使能達到要求硬度的中間值；用稍小一些的、相同形狀的工件或試樣去確定水性介質(zhì)，使能保證不淬裂。當然，應(yīng)當還有其它辦法可用。5.3同時適用多種工件的淬火介質(zhì)今有A、B兩種待淬火的工件。工件 A有一個適度冷速分布區(qū)。工件 B有另一個適度冷速分布區(qū)。把這兩個適度冷速分布區(qū)疊加在一起。它們相重疊的部分，就是A、B兩種工件共同的適度冷速分布區(qū)。凡是冷卻速度曲線能完全落入這個共同的冷卻速度分布區(qū)的淬火介質(zhì)，就都能處理這兩種工件?？梢酝浦?，同時適用于多種工件的淬火介質(zhì)，其冷卻速度曲線必然能完全落入它們共同的適度冷速分布區(qū)。工件種類越多，它們共同的冷速分布區(qū)就越窄，甚至沒有了共同的冷速分布區(qū)。這就是說，任何一種淬火介質(zhì)都不能適用于所有不同種類的工件?；蛘哒f，每種淬火介質(zhì)都只有一定的適用范圍。由于這樣的原因，只有產(chǎn)品品種相當單一的生產(chǎn)車間，才只使用一種淬火介質(zhì)。在一般的生產(chǎn)車間，大多要配備幾種淬火介質(zhì)，才能滿足多種不同的工件的需要。、關(guān)于淬火介質(zhì)的好壞6.1油性介質(zhì)對于生產(chǎn)現(xiàn)場來說，油的好壞，第一步看是否選對了油的類型。 一般情況下，淬火油按使用的溫度范圍分成冷油和熱油。冷油的冷卻速度一般比熱油要快。在冷油中，又根據(jù)油的冷卻速度高低分成快速淬火油和中快速淬火油。油的冷卻速度越快，其粘度一般多更低，閃點相應(yīng)也越低。熱油的粘度和閃點多較高。

根據(jù)所處理工件的材質(zhì)、大小和熱處理要求，該選擇冷卻速度快的冷油的，如果選擇成了冷卻速度不夠快的熱油；那么，不管該油品的質(zhì)量如何好，工件淬火后也會硬度不足，而且變形很大。相反，該選擇熱油的場合，如果選成了冷卻速度過快的冷油，不管該油品的質(zhì)量如何好，工件在其中淬火的結(jié)果，變形超差，且心部硬度過高。不僅冷油、熱油要選擇正確，就是在其中油品的級別，也應(yīng)選擇正確。如果該選快速油而選成了中快速油，也會由于冷卻速度不足，使某些工件達不到要求的淬火硬度。熱油的級別不同，主要指它們使用溫度的不同。使用溫度高的品種，一般適用于較小型的工件，其控制變形的能力更好些。但是，對更大一些的工件，或者淬透性稍差點的鋼種，就應(yīng)當選擇使用溫度更低的油品。評價的油品種類和級別是否選得正確，最簡單的判斷方法是用生產(chǎn)中準備采用的工藝參數(shù)，加熱單一的工件，在該油品中淬火，看看能否得到要求的度、淬硬深度、心部硬度，以及變形要求 。如果單件淬火能達到工件的熱處理要求，該油品的種類和級別就基本上是選對了。剩下來要做的就兩件事。一是從設(shè)備條件和工藝方法等方面保證多個工件同時淬火時的均勻性，二是了解（或者在使用中考驗）該油品的穩(wěn)定性。

淬火硬對油的冷卻特性，特別要注意它的穩(wěn)定性。根據(jù)我們了解到的情況，不管國內(nèi)外什么廠家生產(chǎn)的油品，在大量連續(xù)處理一般中小型工件的場合，正常使用條件下，油品的穩(wěn)定性可分成三種水平。經(jīng)過短時間使用，比如僅僅使用二、三十天后，冷卻能力就已開始衰退。這樣的油穩(wěn)定性不好。經(jīng)過半年左右的使用，冷卻能力的衰退開始表現(xiàn)出來，淬火后工件表面出現(xiàn)污點并逐漸增多；不到一年，淬火油就不得不整槽更換。這樣的油穩(wěn)定性差。在相同的使用條件下，淬火油可以連續(xù)使用二、三年，甚至更長的時間，之后才開始出現(xiàn)冷卻能力衰退跡象。這樣的油穩(wěn)定性好。能在幾年的連續(xù)使用中保證淬火工件得到要求的淬火硬度、硬化深度、心部組織，且變形不超差，加上淬火后的工件易清洗，這樣的油就可以稱為好油。就油品而言，是否是好油，實際包括了油的冷卻特性合適和穩(wěn)定性好兩方面。國內(nèi)外關(guān)于淬火用油的標準有多種。各標準對淬火油的理化性能都有較全面的規(guī)定，對油的冷卻特性也有大致的要求。但是，從標準中看不出油的上述穩(wěn)定性好壞來。因此，僅僅看說明書，熱處理工作者很難選擇到好油。一般可以采用的辦法是：通過試用來選擇冷卻特性適合的油品；再從別的工廠的長期使用效果，來評價該油品的穩(wěn)定性好壞。如果能找到同類工件在別的廠家連續(xù)使用了兩三年的油品，還可以省去自己試用的麻煩。如果能滿足這些要求的油品有好幾種（事實上是這樣），當然選擇廉價的。在選擇淬火油時，前面已經(jīng)談到過，這里還需要強調(diào)一下：一是任何一種工件都可能在冷卻特性有相當差別的油中淬火，且都能滿足該工件的熱處理要求。二是任何一種淬火油也都可以用來處理相當多不同鋼種、大小和要求的工件。淬火油供應(yīng)商，只需要提供有限的幾種油品，就能滿足幾乎所有工件的需要，道理就在這里。同樣的道理，一個熱處理廠只需要配備有限的幾種油，就能滿足幾乎所有工件的需要。6.2水性介質(zhì)一種好的水性淬火劑，首先要能同時滿足三項要求：一是冷卻特性適合，二是化學穩(wěn)定性好，三是濃度易測易控。此外，和用淬火油相比，水性介質(zhì)需要更多的維護管理。因此，供應(yīng)商的售后服務(wù)能力和技術(shù)水平，也是一個必須考慮的要素。加在一起，就成為評價水性介質(zhì)好壞的四個要求。7、PAG淬火液在使用中的變化規(guī)律 [4]PAG淬火劑是當前國內(nèi)外使用得最普遍和使用效果最好的水性淬火介質(zhì)。這類淬火介質(zhì)在上世紀 80年代中期開始進入我國熱處理行業(yè)。因為實際生產(chǎn)應(yīng)用效果良好，很快就在一定范圍內(nèi)推廣開。但也出過這樣一類問題：一些工廠開始時用得好，有的甚至發(fā)表了文章。但過了不久，采用的相同的濃度，卻有少量工件淬裂；繼續(xù)用下去，淬裂的比例還逐漸增多。找不到淬裂的原因，最終不得不停用。究其原因，是不了解PAG淬火液在使用中的變化規(guī)律，因而沒能采取相應(yīng)的應(yīng)對措施。淬火液中的 PAG聚合物本身相當穩(wěn)定，在一般的使用條件下幾乎不會被氧化分解，也不會和遇到的酸堿物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。那么，問題出在什么地方？后來，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，上面談到的問題，實質(zhì)上是使用中的 有效濃度的測定方法問題 。PAG淬火劑是以 PAG聚合物為主，加上其它提供輔助性能的添加劑而制成的。 在工件淬火過程中，工件周圍的液溫一旦升到溶液的濁點以上， PAG聚合物就從溶液中脫溶出來，以細小液珠形式懸浮在淬火液中。懸浮的 PAG液珠一接觸到紅熱工件，就靠其非常好的潤濕性粘附到工件表面上，成富水的包膜把工件包裹起來。PAG淬火介質(zhì)就是靠這種包膜來調(diào)節(jié)水的冷卻速度，避免工件發(fā)生淬火開裂的。工件冷卻下來后，黏附在工件上的聚合物又會回溶到淬火液中?；厝苄枰獣r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出。這樣，工件帶出的液體中

PAG

聚合物含量往往高于所用淬火液中的含量。

長期、大量工件淬火后，淬火液中PAG的相對濃度就必然逐漸降低，而其它添加劑組份的濃度卻逐漸相對升高。因為只有PAG才有調(diào)節(jié)水的冷卻特性的作用，它的濃度降低就相應(yīng)降低了淬火液調(diào)節(jié)冷卻特性的能力。由于一般工廠都采用折光儀來測定淬火液的總濃度，所以，在相同濃度上，使用久了的PAG淬火液冷卻速度更快，成為引起淬裂的原因。解決這類問題的辦法，一是改進濃度檢測方法，最好是用冷卻特性測試儀來調(diào)控濃度；二是發(fā)現(xiàn)工件的淬火硬度升高，就適當提高淬火液的折光儀濃度，來保證工件不淬裂。此外，為了減緩有效濃度降低的速度，可以設(shè)法延長工件在淬火槽中的浸泡時間，并對工件上帶出的淬火液做及時的清洗，而后將清洗用的水補充進淬火槽中。這樣做也能減少淬火劑的消耗。由于水是其中的第一大組份。而水在熱處理生產(chǎn)中特別容易揮發(fā)。所以水溶性淬火介質(zhì)的有效濃度測量問題都非常重要。 PAG類淬火介質(zhì)可以用折光儀法檢測濃度，但它不適于用比重法測量濃度。聚乙烯醇類淬火介質(zhì)不適于用比重法，也不適于用折光儀法測量濃度；因此很難做現(xiàn)場濃度調(diào)控。無機鹽水溶液的濃度檢測既可以用折光儀發(fā)，也可以用比重法。所有水性淬火液都適宜用冷卻特性儀來控制濃度。但采用冷卻特性控制濃度不僅需要配備冷卻特性測試儀，還需要相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)和分析能力。、淬火介質(zhì)使用維護中的幾個問題從事熱處理生產(chǎn)的人應(yīng)當維護好所用的淬火介質(zhì)。一般的管理工作包括：防止介質(zhì)受污染、保證冷卻系統(tǒng)能正常工作、按要求控制好液溫、水性介質(zhì)要經(jīng)常檢測和控制其濃度，以及定期檢測淬火介質(zhì)的冷卻特性等。此外，根據(jù)我們的經(jīng)驗，應(yīng)當注意以下幾件事。1、在新倒入淬火介質(zhì)前，特別是在舊的淬火槽中做整槽更換時，一定要把淬火槽和冷卻系統(tǒng)認真清洗干凈。。一些單位圖省事，在淬火油做整槽更換時，只把原來的舊油大致放干，便將新油倒入槽中。原來沉在槽底的油污、槽壁上的碳黑油泥，以及殘留在冷卻系統(tǒng)中的油污，都一齊混進新油中。其結(jié)果，一槽新油就給污染了。淬火出來的工件污跡斑斑，清洗十分困難。2、如果發(fā)現(xiàn)淬火油變得容易著火，要趕快找出原因并加以解決。原因之一是油中進了水，尤其是用熱油的場合。原因之二是在油溫測量或顯示上出了故障，實際油溫遠高于顯示的油溫。此外，油中混入了低閃點、易揮發(fā)的油液，也容易著火。3、防止加熱爐內(nèi)的碳黑污染淬火油。滲碳與碳氮共滲爐內(nèi)難免產(chǎn)生 碳黑。這些碳黑進入淬火油中，會對油造成污染。少量碳黑逐漸積累，首先損害的是淬火工件的光亮性，隨后影響油的冷卻特性。碳黑粒子非常小，又多懸浮在油中，一般不可能用過濾和沉降的辦法加以分離。定期燒掉加熱爐內(nèi)結(jié)存的碳黑，是現(xiàn)行的最好解決辦法。4、對使用中介質(zhì)變質(zhì)和整槽更換問題的看法。水性和油性介質(zhì)都有一定的壽命。到時候都應(yīng)當做 整槽更換。影響油性介質(zhì)壽命長短的主要因素，是 油的使用溫度高低、淬火工件的總表面積大小、油的品質(zhì)好壞和外來污染情況 。油的使用溫度（應(yīng)當包括油的平均溫度和工件淬入后的溫升程度）越低，油的使用壽命越長。淬火工件的總表面積越大，油的壽命越短。用于小型工件的淬火油，壽命很短，因為所處理工件單位重量的總表面積非常之大；而處理大型工件用的淬火油，由于所處理工件單位重量的總表面積相當小，加上淬火次數(shù)少，使用壽命就非常長。油品的質(zhì)量，包括所用基礎(chǔ)油和添加劑的品質(zhì)。同樣的使用條件，品質(zhì)差的油只能用幾個月，而品質(zhì)好的常常可以用好幾年。此外，外來污染，尤其是水的進入和碳黑的積累，對油的使用壽命也有很大的影響。水性淬火介質(zhì)的壽命長短，最主要的影響是 介質(zhì)的種類。比如，聚乙烯醇類的淬火介質(zhì)，一般壽命不超過幾個月；而外來污染對水性介質(zhì)的壽命長短影響也很大。因此，水性介質(zhì)的維護管理比油性介質(zhì)更應(yīng)受到重視，也更費事。 PAG時間。

PAG類的介質(zhì)，一般多可以使用幾年。淬火液可以通過去污處理而延長其整槽更換不管是水性還是油性介質(zhì)，使用中都會逐漸變質(zhì)，同時也都會受到污染。變質(zhì)產(chǎn)物和外來污染物逐漸積累，都會影響到介質(zhì)的使用性能。使用到一定時間后，都應(yīng)當做整槽更換。據(jù)知，除只用于大型工件淬火的油外，大量處理一般中小型基礎(chǔ)件的場合，國內(nèi)外淬火油的使用壽命一般不超過三、五年。如果不做去污處理，就是PAG淬火介質(zhì)的整槽更換時間一般都比三、五年要短。到了應(yīng)當整槽更換的時候就做整槽更換，往往能保證熱處理質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、簡化管理并減少介質(zhì)消耗量，從而能降低生產(chǎn)成本。、關(guān)于淬火變形問題的分析方法熱處理變形，尤其是淬火變形，是當前國內(nèi)外熱處理行業(yè)關(guān)注的重點課題。由于引起變形的因素很多，使問題變得很復(fù)雜。通常，在新產(chǎn)品設(shè)計和工藝方法確定階段，分析和解決變形問題時往往考慮得特別全面，以便綜合協(xié)調(diào)解決方案。但是，當生產(chǎn)中的工件出現(xiàn)變形問題時，采用這樣的思路去分析和解決問題，就違背了抓要點的原則。站在熱處理工作者，特別是現(xiàn)場熱處理工作者的角度，分析解決所遇到的變形問題，應(yīng)當用抓主要原因的簡便易行的方法。下面介紹的三要素法和硬度差異法就屬于這種方法。9.1三要素法分析法這里指的熱處理超差變形三要素為： 足夠大的應(yīng)力，足夠好的塑性，以及足夠長的作用時間 。任何熱處理超差變形都需要這三個要素，只是三者的大小關(guān)系是可以互補的。如果應(yīng)力很大和材料的塑性好，作用時間雖短，也會引起大的變形。比如紅熱工件在轉(zhuǎn)移中受到?jīng)_撞引起的變形。塑性好，作用時間很長，即便應(yīng)力不大，也可能引起大的變形。比如淬火加熱過程中，

工件堆放不當，因疊壓或者因 自重引起的應(yīng)力雖然不大，但在長期加熱過程中也會造成超差的變形。又如，在淬火冷卻中，因

介質(zhì)受到的攪動過于強烈，液流沖擊使細長工件發(fā)生超差的彎曲變形

。這些都是因外力引起的變形。因外力引起的變形問題，其解決辦法相對比較簡單。和高溫時相比，發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變前，過冷奧氏體的塑性也相當差了。而且

馬氏體轉(zhuǎn)變經(jīng)歷的時間也相當?shù)亩?。雖然如此，馬氏體轉(zhuǎn)變前后的比容差引起的應(yīng)力非常之大，仍然能造成超差的變形 。這是內(nèi)應(yīng)力引起的變形。因內(nèi)應(yīng)力引起的變形，情況要復(fù)雜得多。內(nèi)應(yīng)力的來源比較多，但通?？梢詺w成 熱應(yīng)力和組織轉(zhuǎn)變應(yīng)力 兩類。冷卻過程中，組織轉(zhuǎn)變應(yīng)力又常常和熱應(yīng)力共同存在，相互疊加或抵銷。而且都在變化著大小和分布中起作用。加上工件的形狀因素，它們的作用情況就更加復(fù)雜。其中，值得注意的有三點。一是在液體介質(zhì)中淬火冷卻時，形狀較復(fù)雜的工件不同部位表面溫度差別會很大。冷得快的部分一旦冷到所用液體介質(zhì)的特性溫度以下，就立即從蒸汽膜階段進入沸騰冷卻階段。這部分表面獲得的冷卻速度突然大增，和工件上仍然處于蒸汽膜階段部分的溫度差異也就會急劇增大。溫差大，熱應(yīng)力也就大。如果該介質(zhì)的特性溫度偏低，這種應(yīng)力的作用時間還會很長。在介質(zhì)特性溫度附近，過冷奧氏體的塑性一般多也較好。應(yīng)力大，材料塑性好，加上作用時間長，就容易引起超差變形。二是冷卻速度過快時，