影响淬火介质冷却能力的因素

淬火冷却介质及其应用技术漫谈1 前言十几年来，本文作者一直工作在淬火介质及其应用技术领域。

下面介绍的是作者多年工作的一些体会、经验和部分工作成果。

首先谈谈冷却介质在淬火冷却技术领域中的地位和作用。

接着，介绍淬火介质主要品种的特点、用途和根据情况和需要选择淬火介质的原则方法，以及介质的使用维护知识和经验。

最后介绍分析和解决淬火变形问题的三要素和硬度差异法。

2 冷却介质是冷却技术的龙头和中心冷却是热处理生产的重要组成部分。

热处理的冷却包括要求缓慢冷却的退火，以空冷为主的正火，以及通过快冷来获得马氏体组织的淬火等。

其中，淬火冷却要求高、技术难度大，一直是热处理生产关注的重点。

当前，绝大多数工件的淬火都是在水性淬火介质或油中进行的，因此本文重点讨论通用型的水性和油性介质。

众所周知，如果钢件淬火冷却速度过慢，就不能获得要求的淬火硬度和淬硬层深度；而冷却速度过快，又可能引起淬裂和过深的淬硬层。

同时，淬火冷却速度过快或冷却速度不足，都可能引起工件的超差变形。

不仅如此，冷却过程中，工件的形状越复杂，不同部位温度差就越大，要得到不淬裂和没有超差变形就越难。

淬火冷却技术的第一步是选择适合的淬火介质。

一般说，合适的标准首先是在单件淬火条件下能满足热处理要求。

仅仅作单件淬火时，淬火冷却的不均匀性主要表现在同一个工件上。

通常采取选择合适的淬火介质，加上适当的淬火操作方式，特别是手工操作方式，来解决单件淬火的均匀性问题。

现1代的热处理生产则以大量、连续，以及长期不断生产为特点。

相应地，淬火冷却的不均匀性也就增加到四个方面。

第一，同一工件不同部位在淬火冷却上的差异，这是单件淬火就存在的问题。

第二，同批淬火的工件，因放置的部位不同，冷却环境不尽相同所引起的不均匀性。

第三，不同批次淬火的工件，因淬火介质的温度和相对流速变化等原因引起的不均匀性。

第四，长期生产中，因介质受污染，加上淬火介质本身的变化，所引起的不同时期的淬火效果上的差异。

可编辑修改精选全文完整版热处理是指金属材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，改变材料表面或内部的化学成分与组织，获得所需性能的一种金属热加工工艺。

热处理是机械零件和工模具制造过程中的重要工序之一。

热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。

淬火冷却技术是指金属材料与构件被加热到某一温度后，按预定的方式和速率冷却，以获得预期的组织与性能的技术，包括淬火工艺及工艺优化、淬火介质及其性能评定、淬火装置、冷却过程及其参数控制、冷却过程模拟及性能预报、淬火畸变、开裂及残余应力控制。

淬火冷却属于热处理的基础工艺。

随着技术的进步，在淬火介质评价、淬火冷却过程机理研究、过程模拟和控制冷却等领域取得了大量的研究成果。

但是由于淬火冷却过程十分复杂，存在的换热介质复杂变化不均匀的流场与温度场的影响和构件本身冶金成分分布不均匀的影响等等边界条件和构件本身不均匀性的影响，加大了对原本十分复杂的构件内部在瞬间发生的三场( 温度场、组织场、应力/应变场) 交互作用的研究的难度。

加之目前的检测手段制约和对冶金机理认识的欠缺，而使其研究和控制水平远远滞后于热处理的加热过程，与目前飞速发展的现代科学技术相比更是相形见绌。

淬火冷却工序比较突出的问题有如下几方面：1) 工艺制定方面在企业，淬火工艺单通常是具有详细的加热规程，而淬火冷却规程往往是非常简单的几个字，如：水淬、油淬、聚合物介质淬火。

执行这种简单的淬火冷却规程，不同的操作人员或相同人员不同炉次的操作，其淬火件的力学性能、应力状态、畸变量等会有很大的差异。

2) 流速、温度、浓度综合影响下的介质冷却能力评价方面对淬火介质冷却能力的测量是评价介质冷却能力的一个重要方面。

虽然国际标准化组织于1995 年推出了ISO 9950 国际标准，但是其测量结果仍局限于介质之间的定性比较，其应用受到局限。

3) 工艺执行、记录方面目前国内外绝大多数的淬火槽都没有配置对介质搅拌状态、介质温度变化、淬火开始时间和结束时间的实时控制、采集和记录的设备，这些功能应该是实现产品处理过程的可控性和可追溯的基础，这些基础问题不解决将无法实现对淬火冷却过程的闭环控制。

机械制造中有大量的轴、连杆、螺栓等受力结构件，要求有良好的综合力学性能，主要指标有：σb、σs、δ、αk、ψ和HRc六种。

选用中碳结构钢和合金结构钢制造，经调质处理达到设计技术条件。

淬火与高温回火工艺的选择通常查回火性能曲线确定。

但在实际生产中会出现力学性能合格和部分合格现象，影响因素有十种，必须采用相应对策。

1.钢串化学成分对力学性能的影响生产中常出现同一牌号钢在同一工艺条件下处理，有的产品性能合格，有的却不合格。

经化学成分检验发现，同一钢号有的元素含量为上限，尤其是钢中C含量为上限；而有的元素含量为下限，尤其钢中C含量为下限。

这是由于不同炉批炼钢所致。

因此，钢材入库时应严格按不同熔炼炉批号批次号分开堆放。

使用时应重新化验钢材的化学成分，按其上、下限数据修订热处理工艺参数，并提高控温仪表精度等级，确保力学性能合格。

2.钢中杂质元素对冲击韧度（αk值）的影响一些厂矿只注重有益元素检测，而忽略有害微量元素测定（因后者化验较复杂，要有特殊设备才能对有害微量元素进行测定）。

如某厂生产一批40Cr钢制高强度螺栓，经调质处理，αk值总是上不去，最后发现是因钢中有害杂质元素P含量较高所致。

下表为40Cr钢中P含量对αk值的影响。

钢在加热时，P易偏聚在奥氏体晶界，使晶界结合力急剧降低，引起晶界脆化。

当钢中P含量≥0.02％时，αk值大幅度降低，导致产品早期脆性断裂，甚至发生事故。

国内钢厂众多，因设备和冶炼技术等原因，相同钢号中P含量高低不一，有的大大超过国标。

生产单位应根据产品性能需要，严格把关，控制钢中P含量≤0.02％，确保αk值合格。

3.原材料组织缺陷对力学性能的影响钢液在凝固结晶时，化学成分严重偏析产生粗大奥氏体和铁素体晶粒及块、网状组织。

钢锭轧制时这些组织沿轧制方向形成带状组织，力学性能有明显的方向性，纵向性能大大高于横向性能，δ、ψ和αk值等横向性能急剧降低。

面带状组织很稳定，热处理无法消除。

只有对原材料进行改锻，经过双十字型2～3次镦拔才可击碎带状组织，使之≤3级。

淬火炉冷却速度
淬火炉冷却速度是影响金属材料性能的关键因素之一。

通常，冷却速度越快，材料的硬度和强度越高，但同时也可能导致内部应力增加，甚至产生裂纹。

在实际操作中，需要根据工件的材质、形状和所需性能来调整淬火介质的温度、流量等参数，以控制冷却速度。

对于一些特殊材料或复杂形状的工件，还可以采用等温淬火、分级淬火等工艺来确保工件的性能和尺寸稳定性。

为了提高淬火炉的冷却速度和效果，还需要注意淬火介质的选择和更换。

常用的淬火介质包括水、油、盐水等，其中水具有较好的冷却能力，但容易产生蒸汽膜，降低冷却效率；油的冷却能力相对较差，但可以减少工件的变形和开裂倾向；盐水则兼具冷却能力和减少变形的优点，常用于高强度钢的淬火。

铅浴淬火是将钢件奥氏体化后，进入熔铅中进行淬火冷却完成组织转变的过程，最终组织为细珠光体。

这种工艺主要应用于制造中碳钢及高碳钢的钢丝工艺中，目的是获得适当的组织以便容易拉拔及获得高质量。

对于冷却速度，由于铅浴的浴温越低，其冷却速度越大。

但铅浴会挥发出有毒气体，对人体毒性较大，故正逐渐被碱浴或硝盐所代替。

这类金属浴淬火剂还有锡铅合金浴等，主要适用于形状复杂工件的微变形淬火冷却。

总的来说，使用铅浴淬火介质进行冷却时，冷却速度会受到温度的影响，且冷却速度较快。

同时，由于铅浴的毒性，现在正在逐渐被其他淬火介质替代。

如需更多与铅浴淬火介质有关的信息，建议咨询专业技术人员或查阅相关书籍。

淬火介质相关知识汇总一、主要技术参数1、冷却特性1.1、冷却速度曲线当前，国内外多以国际标准方法（ISO9950）测定，并用冷却速度曲线来表征淬火介质的冷却特性。

但是，对特定工件（即在钢种、形状大小和热处理要求一定）的情况下，如何从冷却特性上去选择合适的淬火介质？在生产现场，一个淬火槽中往往要淬多种不同钢种、形状、大小和热处理要求的工件。

在这种情况下，如何选定它们共同适用的一种淬火液？从普通机油和自来水的冷却速度分布（如图1）可以看出，普通机油的冷却速度慢，因而不少工件在其中淬不硬；而自来水的冷却速度又太快，以致于多数钢种不能在其中淬火。

如果将机油的冷却速度提高，该工件淬火硬度也会相应提高，当机油的冷却速度提高到图2中带齿线水平时，该工件刚好可以得到要求的淬火硬度，我们把它叫做允许的最低冷速分布线。

同时，研究表明，自来水引起淬裂和变形，是自来水冷却太快，尤其是钢件冷到其过冷奥氏体发生马氏体转变的温度范围时受到的冷却太快的缘故。

于是又可以推知，如果能降低自来水的冷却速度，尤其是在工件冷到较低的温度以后的淬火冷却速度，就可以减小工件淬裂的危险。

假定自来水冷却速度降到图3中带齿线所示的水平时，该类工件便不会再淬裂了，我们把这条线叫做此工件已确定条件下允许的最高冷速分布线。

把图2和图3合在一起，可以得到该工件能同时获得前述三项淬火效果的淬火介质的冷却速度分布范围，如图4所示。

图中，只要所选的淬火介质的冷却速度分布曲线能全部落入这两条曲线之间的区域内，不管是快速淬火油还是水溶性淬火液，也不管这些淬火介质的冷却速度分布有何不同，上述工件在其中淬火都可以同时获得所希望的淬硬而又不裂的效果。

1.2淬火介质的冷却过程分三个阶段：蒸汽膜阶段、沸腾冷却阶段、对流冷却阶段（见下图所示）用符合ISO9950标准的ivf冷却特性测试仪测出的冷却特性曲线（如下图）有几个特征值对淬火油的淬硬能力有重要影响。

第一个是油蒸汽膜冷却阶段向沸腾冷却阶段转变的温度，即图中A点对应的温度，叫做（上）特征温度;第二个是出现最高冷却速度的温度，即图中B点对应的温度;第三个是最高冷却速度值，即B点对应的冷却速度值;第四个是对流开始温度，即C点对应的温度。

马氏体不锈钢热处理淬火简介马氏体不锈钢是一种通过热处理淬火获得的高强度不锈钢。

由于其出色的耐腐蚀性能和良好的可加工性，马氏体不锈钢在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域广泛应用。

本文将深入探讨马氏体不锈钢的热处理淬火过程及其影响因素。

热处理淬火的原理热处理是通过控制材料的组织和性能来改变材料的加工性能和使用性能。

淬火是其中一种重要的热处理方法之一。

马氏体不锈钢热处理淬火的原理如下：1.加热：将马氏体不锈钢加热至适当的温度，通常在900°C到1050°C之间。

这样可以使材料中的奥氏体晶体结构转变为奥氏体加马氏体的组织结构。

2.保温：在加热的温度下保持一段时间，以确保奥氏体转变为均匀的奥氏体加马氏体。

3.冷却：迅速将材料从加热温度冷却至室温，通常采用水或油冷却。

这种迅速冷却的过程使马氏体得以保留，从而提高了材料的硬度和强度。

热处理淬火的影响因素马氏体不锈钢的热处理淬火过程中，有多个因素会对材料的组织和性能产生影响。

以下是影响因素的详细讨论：温度热处理淬火的温度对马氏体不锈钢的相变和淬火效果具有重要影响。

较高的温度可以提高材料的形变能力和可塑性，但过高的温度可能导致晶粒的长大和材料的软化。

因此，选择适当的加热温度是确保良好淬火效果的关键。

保温时间是指材料在加热温度下保持的时间。

较长的保温时间可以促进奥氏体加马氏体转变的充分进行，确保得到均匀的组织结构。

然而，过长的保温时间可能导致晶粒的长大和材料的软化，因此需要根据具体情况选择适当的保温时间。

冷却速率冷却速率是热处理淬火中另一个重要的影响因素。

快速的冷却速率能够有效地保留马氏体，提高材料的硬度和强度。

水冷却和油冷却是常用的冷却介质，其冷却速率各有特点。

水冷却能够提供更快的冷却速率，但可能会引起材料的变形和裂纹。

油冷却则相对较缓慢，冷却效果较温和。

因此，需要根据具体要求选择适当的冷却速率。

加热速率加热速率指材料从室温升温至加热温度的速率。

水作为淬火介质的缺点及克服方法Water as a quenching medium to overcome the shortcomings and methods摘要：水的冷却特性很不理想，很容易造成淬火工件的变形或开裂。

此外，水温对水的冷却特性影响很大，但是，水因其成本低等原因，仍然是广泛采用的淬火介质之一。

所以有必要讨论水作为淬火介质的缺点和解决方法。

关键词：自来水开裂变形克服方法1水作为淬火介质的缺点多数工件用自来水淬火会开裂，淬裂的原因是众所周知的：自来水的低温冷却速度太快。

这是自来水的一大缺点。

用水作冷却介质，还遇到另外的问题。

例如，多个工件采取比较密集的方式同时入水时，淬火后会有显著的硬度差异。

又如，工件上有较深的内孔、工件为大薄片状、以及形状复杂时，水淬后往往出现严重的硬度不均和较大的淬火畸变。

同样的情况，在油中淬火时，则不会发生这样严重的问题。

引起这些问题的原因是，水的冷却特性对水温变化太敏感。

图1a是温度对自来水冷却特性的影响曲线。

容易推知，当单个工件在自来水中淬火时，由于形状或所处位置的原因，工件不同部位的表面接触的水温是不同的：工件上的凹进部分接触的水温高，而突出部分接触的水温则相对要低些。

位于下面部分接触的水温较低，上面部位接触的水温较高。

当多个工件以比较密集装挂的方式同时入水时，位于外面的工件接触的水温较低，而内部的工件接触的水温则较高。

再加上同一工件朝外的面接触的水温较低，朝里的面接触水温则较高。

不同的水温对应不同的冷却特性，其结果就引起了上述种种问题。

图1b 为温度对油的冷却特性的影响曲线。

由图1的对比，可以看出水温对冷却特性的影响是很大的。

我们把冷却特性对液温变化太敏感列为自来水的第二大缺点。

有机聚合物水溶液，比如PAG淬火液、聚乙烯醇水溶液等也都有相同的缺点。

图1c为不同液温的10％硫酸钠水溶液的冷却特性曲线。

由图1c可见，10％的无机盐（或碱）溶入水中，可以大大减小冷却特性对水温的敏感性程度。

冷却特性曲线的说明淬火介质的冷却过程分三个阶段：蒸汽膜阶段、沸腾冷却阶段、对流冷却阶段（见下图所示）。

用符合ISO9950标准的ivf冷却特性测试仪测出的冷却特性曲线（如下图）有几个特征值对淬火油的淬硬能力有重要影响。

第一个是油蒸汽膜冷却阶段向沸腾冷却阶段转变的温度，即图中A点对应的温度，叫做（上）特征温度;第二个是出现最高冷却速度的温度，即图中B点对应的温度;第三个是最高冷却速度值，即B点对应的冷却速度值;第四个是对流开始温度，即C点对应的温度。

如何从冷却特性选用淬火介质热处理淬火介质，用的首先是它的冷却性能。

因此，在确定介质的类别后，我们主张按介质的冷却特性来选择介质的品种。

比如，当我们确定应当选用快速淬火油后，具体的品种就应当根据工件特点和热处理要求从油的冷却速度分布上去选。

不管选用何种淬火介质，大致都可以按以下五条原则进行选择。

一看钢的含碳量多少── 含碳量低的钢有可能在冷却的高温阶段析出先共析铁素体，其过冷奥氏体最易发生珠光体转变的温度（即所谓"鼻尖"位置的温度）较高，马氏体起点（Ms）也较高。

因此，为了使这类钢制的工件充分淬硬，所用的淬火介质应当有较短的蒸汽膜阶段，且其出现最高冷却速度的温度应当较高。

相反，对含碳量较高的钢，淬火介质的蒸汽膜阶段可以更长些，出现最高冷却速度的温度也应当低些。

二看钢的淬透性高低——淬透性差的钢要求用冷却速度快的淬火介质，淬透性好的钢则可以用冷却速度慢一些的介质。

通常，随着钢的淬透性提高，过冷奥氏体分解转变的“C”曲线会向右下方移动。

所以，对淬透性差的钢，选用的淬火介质出现最高冷却速度的温度应当高些；而淬透性好的钢则低些。

有些淬透性好的钢过冷奥氏体容易发生贝氏体转变，要避开其贝氏体转变，也要求有足够快的低温冷却速度。

三看工件的有效厚度大小——如果工件的表面一冷到Ms点，就立即大大减慢介质的冷却速度，则工件内部的热量向淬火介质散失的速度也就立即放慢，这必然使工件表面一定深度以内的过冷奥氏体冷不到Ms点就发生非马氏体转变，其结果，淬火后工件只有很薄的马氏体层。

《金属热处理原理及工艺》习题二参考答案1.真空加热的特点有哪些?答:1)加热速度缓慢2)氧化作用被抑制3)表面净化4)脱气作用5)蒸发现象2.有一批马氏体不锈钢工件（1Cr13、2Cr13、3Cr13）在真空中加热淬火后发现表面抗蚀性显著下降，试分析可能的原因。

答:由于真空加热过程中的金属蒸发，表面Cr含量降低，不再满足1/8定律，从而导致抗蚀性显著下降。

3.试比较退火和正火的异同点。

答：相同点：均为中间热处理工艺；均获得接近平衡态珠光体类组织。

不同点：冷却速度不同；过冷度不同；正火会发生伪共析转变，对于高碳钢，无先共析相；正火可以作为性能要求不高零件的最终热处理。

4.简述正火和退火工艺的选用原则。

答：1)Wc＜0.25%低碳钢：正火代替退火（从切削加工性角度考虑）2)0.25%＜Wc＜0.5%：正火代替退火（从经济性考虑（此时硬度尚可加工））3)0.5%＜Wc＜0.7%：完全退火（改善加工性）4)Wc＞0.7%：球化退火（如果有网状渗碳体，先用正火消除）5)正火可作为性能要求不高零件的最终热处理6)在满足性能的前提下，尽可能用正火代替退火（经济性角度考虑）5.根据球化退火的工艺原理，球化退火可分为哪四大类？各自的适用范围是什么？答：球化退火工艺适用范围低温球化（接近Ac1长时间保温球化）Ac1－（10～30℃）高合金结构钢及过共析钢降低硬度、改善加工性，以及冷变形钢的球化退火。

球化效果差，原始组织粗大者更不适用。

细珠光体在低温球化后仍保留大量细片状碳化物。

缓慢冷却球化退火Ac1+（10～20℃）共析及过共析碳钢的球化退火；球化较充分，周期长。

等温球化退火Ac1+（20～30℃）Ar1－（20～30℃）过共析碳钢、合金工具钢的球化退火；球化充分，易控制，周期较短，适宜大件。

周期（循环）球化退火Ac1+（10～20℃）Ar1－（20～30℃）过共析碳钢及合金工具钢的球化退火；周期较短，球化较充分，但控制较繁，不宜大件退火。

工件淬火时，热应力和组织应力都将在同一工件中发生，绝大多数情况下还同时发生。

例如普通钢件淬火时，从加热温度冷却至Ms点以前产生热应力，继续冷却时，热应力继续发生变化；但与此同时，由于发生奥氏体向马氏体转变，则还产生组织应力，因此，在实际工件上产生的应力应为热应力与组织应力这二者叠加的结果。

而热应力与组织应力二者的变化规律恰好相反，因此如何恰当利用其彼此相反的特性，以减少变形、开裂，是很重要的。

影响淬火应力的因素:1、含碳量的影响钢中含碳量增加，马氏体比体积增大，淬火后组织应力应增加。

但钢中（溶入奥氏体中）含碳量增加，使Ms下降，淬火后残余奥氏体量增加，因而组织应力下降。

综合这两方面的相反作用效果，随着含碳量增加，热应力作用逐渐减弱，组织应力逐渐增强。

随着含碳量的增加，表面压应力值逐渐减小，拉应力值逐渐增大，而且拉应力值的位置越来越靠近表面。

此外，随着含碳量的增加，孪晶型马氏体数量增多，马氏体生长过程中有裂纹存在，这些均将导致增大高碳钢淬裂倾向性。

2、合金元素的影响钢中加入合金元素后，其热导率下降，导致热应力和组织应力增加。

多数合金元素使Ms下降，这使热应力作用增强。

凡增加钢的淬透性的合金元素，在工件没有完全淬透的情况下，有增强组织应力的作用。

3、工件尺寸的影响工件尺寸大小对内应力分布的影响，有以下两种情况。

（1）完全淬透的情况。

工件尺寸大小主要影响淬火冷却过程中截面的温差，特别是在高温区工件表面与淬火介质温度差大，冷却快，而工件尺寸越大中心部位热量向表面的传导越慢，因而工件尺寸越大对高温区的温差影响越大。

因此可以推知，当工件直径较小时，温差较小，热应力作用较小，应力特征主要为组织应力型；而直径较大时，使高温区的温差影响突出，热应力作用增强，因而工件淬火应力变成热应力型。

（2）不完全淬透情况。

在工件没有完全淬透的情况下，除了前述的热应力和组织应力外，尚因表面淬硬部位是马氏体，未淬硬部位是非马氏体而产生组织不同情况。

教案课题4-3 热处理的基本方法（二）钢的淬火授课日期月日授课班别13机电一体化班教学目的要求1、熟悉淬火、回火的基本概念及其目的；2、了解淬火时加热的温度及淬火常用冷却介质；重点难点重点：1、淬火的基本概念及其目的；2、淬火时加热的温度及淬火常用冷却介质；难点：1、理解淬火的目的；2、淬火冷却介质的选择；教学方法与手段阅读、归纳、举例分析法教具多媒体教学内容及教学过程上节回顾：我们上节讲了钢的退火与正火，退火的主要目的是1、降低硬度提高塑性，为适应切削和冷变形加工；2、细化晶粒、均匀组织，为后续热处理做好准备；3、消除残余应力，防止工件变形与开裂。

退火后所得到组织为P。

正火的主要目的是1、改善钢的切削加工性能；2、消除过共析钢中的网状渗碳体；3、细化晶粒，提高钢的力学性能。

正火后得到的组织为索氏体。

而P、S的硬度范围在170—230HBW内，远远达不到大多数机械零件的力学性能要求，因此，退火和正火一般均在零件粗加工前用于改善切削加工性能，粗加工之后再利用钢的同素异构转变特性热处理（淬火或回火）以提高零件的力学性能。

下面我们就来讲一讲淬火。

一、导入新课1、锉刀(T12)的使用要求：a、锉身要求有足够的硬度和耐磨性。

b、锉柄的硬度不宜过高，要有足够的韧性，以免折断伤人。

2、2、锉刀的技术要求：b、锉身硬度：58～62HRCc、锉柄硬度：30～35HRC刀柄、锉身使用的材料一样，而要求的硬度却相差较大！那么我们用什么样的方法，达到这样的要求？二、钢的淬火1、概念：将钢加热到Ac3或Ac1线以上适当温度并保温后以适当的冷却速度来获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺称为钢的淬火。

2、目的：淬火的主要目的是为了使钢得到下贝氏体或马氏体，已提高钢的强度和硬度。

淬火是热处理工艺过程中最重要、最复杂的一种工艺，冷却速度过快，容易造成工件变形或开裂，冷却速度过慢则达不到所要求的硬度，所以我们需要在操作过程中对不同的钢种施以不同的加热温度和冷却速度，以达到工件所设计的硬度和强度。

淬火油的常识对于淬火油的使用者为什么要研究淬火油的设计呢?是为了更好地管理和使用淬火油。

淬火油在使用过程中要发生各种变化。

淬火实践是一个系统工程,它由许多程序组成,又分为许多细节,因此可以说没有细节就没有管理。

研究淬火油的设计就是要了解和掌握这些细节,把这些细节的变化控制在最小的范围内,以保证产品质量的稳定。

通过淬火实践,我们可以找出重要指标允许的最大值和最小值,在淬火油设计和管理中加以保证。

1、淬火油的设计依据工件的淬火对淬火油的最基本的要求是淬火油性能的稳定,尤其是淬火油的冷却性能。

影响淬火油的冷却性能的因素很多。

淬火油使用条件可以说是最苛刻的。

淬火油是一种多组分的高分子有机化合物,随时都在变化之中,因此对淬火油的现场监测和管理就十分重要。

淬火油的技术指标很多,有理化指标、冷却性能指标、抗氧化性能指标、光亮性能指标、饱和蒸汽压等。

在我国,淬火油的设计依据是SH0564热处理油。

以此为依据,淬火油的使用者可以根据自己的实践将相关的信息反馈给淬火油的生产者,以便生产者制造出更适合自己使用的淬火油。

2、淬火油理化指标的含义淬火油的理化指标,如基础油的类别(石蜡基、环烷基或中间基),运动粘度,开口闪点,水分等可到石油公司去检测。

粘度指数:是基础油化学组成的函数。

粘度指数可以作为一种性能的标志,作为质量控制的尺度。

淬火油的粘度指数主要反映淬火油的基础油的类别。

基础油的挥发性与油耗、粘度稳定性、氧化安定性都有关系。

石蜡基油比环烷基油挥发性小,即粘度指数越高,挥发性越小。

粘度:淬火油的一个重要指标,流动物质的内摩擦力的量度叫粘度。

粘度值随温度的上升而降低,大多数的润滑油是根据粘度来划分油品牌号的。

淬火油常用的粘度是运动粘度和动力粘度。

动力粘度表示液体在一定的剪切应力下流动时内摩擦力的量度。

其值为加于流动液体的剪切应力和剪切速率之比。

在我国的法定计量单位制中,以帕/秒(Pa/s)表示,习惯上用的厘泊(cP)为非法定单位,1cP=10-3Pa/S。

在进行热处理的过程中，常用的淬火介质有水及其溶液、油、水油混合液以及低熔点熔盐等等。

这篇文章我们主要介绍一下油作为淬火介质的冷却特性，它虽然比水的冷却性能差，但是由于其在一般钢的马氏体转变区冷却速度较慢，因此仍较为理想。

现在在工业生产的热处理中，已经不采用动、植物油，而改用矿物油。

因为动、植物油来源较少，价格较贵，并在淬火时容易发生变质，会发生树脂化、浓缩等情况。

而矿物油是从天然石油中提炼的油，用作淬火介质的一般为润滑油，如锭子油、机油灯。

这种油的沸点一般为250—400摄氏度，具有物态变化的淬火介质；但由于它的沸点较高，与水比较其特性温度较高。

油在500—350摄氏度处于沸腾阶段，其下就处于对流阶段，这种冷却特性比较理想。

对于一般钢来说，正好在其过冷奥氏体最不稳定区有最快的冷却速度，如此可以或得最大的淬硬层深度，而在马氏体转变区有最小的冷却速度，可以使组织应力减至最小，防止淬火裂缝的发生。

水虽然在高温区仍有比油高的冷却速度，但其最大冷却速度正好在一般钢的马氏体转变温度范围，因此很不理想。

油的冷却能力以及使用温度范围主要取决于油的黏度和闪点。

黏度较低的油，一般使用温度在80℃以下。

这种油在20—80℃的温度范围内变化，工件表面的冷却速度实际不变，即油温对冷却速度没有影响。

黏度较高的油，闪点也较高，可以在较高温度下使用，例如160—250℃之间。

这种油黏度对冷却速度起主导作用，因此随着油温的升高冷却能力提高。

淬火油经过长期使用后，其黏度和闪点升高，产生油渣，油的冷却能力下降，这种现象称为油的老化。

这是因为矿物油在灼热的工件作用下，与空气中的氧或工件带入的氧化物发生作用，以及通过聚合、凝聚和异构化作用产生油不能溶解的产物所致。

此外，在操作中油内水分增加也会促进油的老化。

为了防止油的老化，应控制油温，并防止油温局部过热，避免水分带入油中，经常清除油渣等。

随着可控气氛热处理的广泛应用，要求使用工件淬火后能达到不氧化的光亮淬火油。

冷却特性曲线的说明淬火介质的冷却过程分三个阶段：蒸汽膜阶段、沸腾冷却阶段、对流冷却阶段（见下图所示）。

用符合ISO9950标准的ivf冷却特性测试仪测出的冷却特性曲线（如下图）有几个特征值对淬火油的淬硬能力有重要影响。

第一个是油蒸汽膜冷却阶段向沸腾冷却阶段转变的温度，即图中A点对应的温度，叫做（上）特征温度;第二个是出现最高冷却速度的温度，即图中B点对应的温度;第三个是最高冷却速度值，即B点对应的冷却速度值;第四个是对流开始温度，即C点对应的温度。

如何从冷却特性选用淬火介质热处理淬火介质，用的首先是它的冷却性能。

因此，在确定介质的类别后，我们主张按介质的冷却特性来选择介质的品种。

比如，当我们确定应当选用快速淬火油后，具体的品种就应当根据工件特点和热处理要求从油的冷却速度分布上去选。

不管选用何种淬火介质，大致都可以按以下五条原则进行选择。

一看钢的含碳量多少── 含碳量低的钢有可能在冷却的高温阶段析出先共析铁素体，其过冷奥氏体最易发生珠光体转变的温度（即所谓"鼻尖"位置的温度）较高，马氏体起点（Ms）也较高。

因此，为了使这类钢制的工件充分淬硬，所用的淬火介质应当有较短的蒸汽膜阶段，且其出现最高冷却速度的温度应当较高。

相反，对含碳量较高的钢，淬火介质的蒸汽膜阶段可以更长些，出现最高冷却速度的温度也应当低些。

二看钢的淬透性高低——淬透性差的钢要求用冷却速度快的淬火介质，淬透性好的钢则可以用冷却速度慢一些的介质。

通常，随着钢的淬透性提高，过冷奥氏体分解转变的“C”曲线会向右下方移动。

所以，对淬透性差的钢，选用的淬火介质出现最高冷却速度的温度应当高些；而淬透性好的钢则低些。

有些淬透性好的钢过冷奥氏体容易发生贝氏体转变，要避开其贝氏体转变，也要求有足够快的低温冷却速度。

三看工件的有效厚度大小——如果工件的表面一冷到Ms点，就立即大大减慢介质的冷却速度，则工件内部的热量向淬火介质散失的速度也就立即放慢，这必然使工件表面一定深度以内的过冷奥氏体冷不到Ms点就发生非马氏体转变，其结果，淬火后工件只有很薄的马氏体层。

影响淬火介质冷却力量的因素1.汽化热和蒸汽压：汽化热是单位质量的液体完全变成同温度气体所需要的热量。

水的化学稳定性很高，热容量较大，在室温时，为钢的8倍，水的沸点低，其汽化热随温度上升而降低，水随温度上升，冷却力量急剧下降。

2.比热容：介质比热容而终略小的越大，冷却力量超强。

3.热导率：介质的热志率十七大，冷却超强。

4.表面张力：表面张力小的介质与工件表面接触得好，因而散热性能好。

5.粘度：液体的粘度是液体流淌时，液体分子间呈现出的内部摩擦力。

粘度大的淬冷介质，流淌性差，不利于对流散热，其冷却力量差。

但温度上升，流淌性大，冷却力量强。

6.添加剂：添加剂可以降低蒸汽膜的稳定性，如溶入水中的盐和碱可以转变消逝物理特性，水急剧激化时，盐碱微粒沉积工件表面，成为气泡核心，又使气膜提前开裂；水中加入聚乙烯醇，在工件表面形成极薄的塑料膜，它的导热性差，降低工件冷却速度。

水中有油、肥皂形成悬浊液或乳浊液，会加速蒸汽民膜形成，增加蒸汽膜稳定性，使水冷却降低。

此外，为了转变淬火介质的其他性能加入抗氧化剂，光亮剂，防锈剂，防腐剂等会影响介质的冷却力量。

7.搅动或介质流淌，搅动会增大液体的热系数，尽早破坏蒸汽膜，提高冷速，并使工件冷却匀称。

最好采纳介质流淌和工件运动协作使用的冷却方法。

用喷射介质的冷却方法, 可使冷却"H"值提高4倍，由于喷射水冷不存在蒸汽膜阶段，工件冷却靠水的快速汽化来进行，使冷却显著提高。

感应加热淬火常用喷射液体冷却的喷液淬火法，既提高硬度又可防止变形开裂。

8.温度：水和水为基的介质随温度上升冷却下降，油与水相反，随温度上升，流淌性变好，利于散热，提高冷却力量，粘度大的油更明显。

综上所述，最抱负的淬火介质是汽化热小，液体与蒸汽的密度比大，液体的热导率大和表面张力小。

淬火介质冷却能力排序淬火是一种常见的金属加工工艺，通过迅速冷却金属材料，使其获得更高的硬度和强度。

而淬火介质则是实现这一过程的关键因素之一。

不同的淬火介质具有不同的冷却能力，本文将对几种常见的淬火介质进行排序，以便读者了解它们的特点和适用范围。

首先，我们来介绍一种常见的淬火介质——水。

水是一种常用的淬火介质，其冷却能力较强。

由于水的导热性能较好，能够迅速吸收金属材料的热量，使其迅速冷却。

因此，水适用于淬火一些低碳钢和合金钢等材料，能够使其获得较高的硬度和强度。

然而，水的冷却速度过快，容易引起金属材料的变形和开裂，因此在使用水作为淬火介质时，需要控制冷却速度，以免对金属材料造成不良影响。

其次，我们来介绍一种常用的淬火介质——油。

油是一种较为温和的淬火介质，其冷却能力相对较弱。

相比于水，油的导热性能较差，因此其冷却速度较慢。

这使得油适用于淬火一些高碳钢和工具钢等材料，能够使其获得适中的硬度和强度。

由于油的冷却速度较慢，金属材料在淬火过程中的温度梯度较小，因此能够减少变形和开裂的风险。

然而，油的冷却能力相对较弱，淬火后的金属材料硬度和强度可能不如使用水作为淬火介质的情况。

除了水和油，还有一种常用的淬火介质——盐水。

盐水是一种特殊的淬火介质，其冷却能力介于水和油之间。

盐水的导热性能较好，能够较快地吸收金属材料的热量，使其迅速冷却。

与水相比，盐水的冷却速度稍慢，能够减少金属材料的变形和开裂风险。

与油相比，盐水的冷却能力较强，能够使金属材料获得较高的硬度和强度。

因此，盐水适用于一些中碳钢和合金钢等材料的淬火过程。

此外，还有一些其他的淬火介质，如聚合物溶液、空气等。

聚合物溶液是一种较为温和的淬火介质，其冷却能力较弱，适用于一些对变形和开裂要求较高的金属材料。

空气是一种非常温和的淬火介质，其冷却能力非常弱，适用于一些对硬度和强度要求不高的金属材料。

综上所述，不同的淬火介质具有不同的冷却能力，适用于不同类型的金属材料。

1.碳势：纯铁在一定温度下于加热炉气中加热时达到既部增碳也不脱碳并与炉气保持平衡时表面的含碳量.2.脱碳：钢中的碳也会和气氛作用，使钢的表面失去一部分碳，含碳量降低,这种现象成为脱碳。

3.过烧：加热温度过高，出现晶界氧化，甚至晶界局部熔化，造成工件报废。

4.放热式气体：原料气与较充足的空气混合，仅靠其本身的不完全燃烧所放出的热量就能维持其反应时，所制成的气体。

5.光亮热处理：是指在热处理过程中（主要是淬火和退火），采用气体保护或者是真空状态，避免或减少被热处理的工件表面与氧气接触而发生氧化，从而达到工件表面的光亮或相对光亮。

6.淬火烈度：淬火介质的冷却能力。

7.淬透性：钢材淬火时获得马氏体的能力的特性.8.淬硬性：淬硬性是指钢在淬火时的硬化能力，用淬火后马氏体所能达到的最高硬度表示，它主要取决于马氏体中的含碳量。

9.自回火：当淬火后尚未完全冷却，利用在工件内残留的热量进行回火。

10.退火：将组织偏离平衡状态的金属或合金加热到适当的温度，保持一定时间，然后缓慢冷却以达到接近平衡状态组织的热处理工艺。

11.表面淬火：被处理工件在表面有限深度范围内加热至相变点以上，然后迅速冷却，在工件表面一定深度范围内达到淬火目的的热处理工艺。

12.连续加热法：对工件需淬火部位中的一部分同时加热，通过感应器与工件之间的相对运动，把已加热部位逐渐移到冷却位置冷却，待加热部位移至感应器中加热，如此连续进行，直至需硬化的全部部位淬火完毕。

13.化学热处理：将工件放置于某种渗入元素的活性介质中，通过加热、保温和冷却，使渗入元素被吸附并扩散渗入工件表面层，以改变表面层化学成分和组织，从而使其表面具有与心部不同的特殊性能的一种工艺。

14.淬火：把钢加热到临界点Ac1或Ac3以上，保温并随之以大于临界冷却速度(Vc)冷却，以得到介稳状的M或B下组织的热处理工艺。

15.反应扩散：由溶解度较低的固溶体转变成浓度更高的化合物，这种扩散称为反应扩散。