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        哪些因素影響淬火油的選擇

        什么是熱處理淬火油?

        淬火油是一種工藝用油,用做淬火介質。該淬火油是采用二次加氫石蠟基潤滑油為基礎油,添加催冷劑、高溫抗氧化劑、光亮劑等添加劑,經真空脫氣脈沖調和制成。

        淬火油是熱處理淬火常用的油性淬火冷卻介質,在使用過程中需注意不要混入水分。淬火油中含有水分會影響油的冷卻性能,加速油的老化,對正常淬火操作存在危害,也是造成火災的隱患。

        淬火是一種熱處理工藝。冷卻是金屬熱處理工藝過程中不可缺少的步驟,而在冷卻過程中,淬火介質的使用是其關鍵的環節之一。目前,金屬熱處理工藝常用的淬火介質主要有水、礦物油以及水基淬火液等。

        水是冷卻性能強的淬火介質,但在工件的馬氏體由300℃冷卻至100℃時,如用水冷卻,則冷卻速度太快,容易引起工件變形及開裂。而用礦物油作為冷卻介質,則存在冷卻速度偏慢的缺點,容易造成工件淬火后硬度不足。

        相較于前面兩種介質,使用淬火油或水基淬火液通過在礦物油或水中加入添加劑的方式制得,可用于調節工件的冷卻速度。


        淬火油

        淬火油分類及性能要求

        熱處理淬火油一般分為通用淬火油和專用淬火油。通用淬火油主要包含普通淬火油、快速淬火油、快速光亮淬火油、超速淬火油、真空淬火油以及等溫淬火油等。

        淬火油以基礎油為主要原料,加入催冷劑、抗氧劑、光亮劑等添加劑調和組成。作為一種工藝用油,淬火油須具有以下特性要求:

        • 良好的冷卻性能;
        • 合適的黏度和高閃點;
        • 良好的熱氧化安定性;
        • 水分含量低,光亮性好。

        淬火油要求的重要性能是冷卻性能。鋼材在淬火油中的冷卻需經過3個階段,即蒸汽膜階段、沸騰階段、對流階段。其中鋼材在沸騰階段的冷卻速度快,而在蒸汽膜階段和對流階段的冷卻速度較慢。
             
        從鋼材的熱處理角度來說,淬火的目的是獲得所要求的硬度,從而提高鋼材的機械性能。因此,應當宜選擇冷卻速度快的淬火油。以保證工件淬火后的硬度和淬硬層深度。
              

        哪些因素影響淬火油的選擇


        (1)工件鋼材的材質
              
        鋼材的碳含量越低,其易由奧氏體發生珠光體轉變的溫度(即所謂C曲線的“鼻子”位置的溫度)就越高。由于淬火的目的是使鋼材由奧氏體組織向馬氏體組織轉變,因此,為了防止產生珠光體轉變,淬火油的溫度一時間冷卻曲線應當避開C曲線的“鼻子”位置,這就要求淬火油在C曲線的“鼻子”位置的冷卻速度要快。
              
        對于碳含量較低的鋼材,淬火油應盡早進入沸騰階段冷卻,并要求淬火油的冷卻速度應超過鋼材的臨界冷速,即淬火油應具有較高的特性溫度和冷卻速度。同樣,對于碳含量高的鋼材.則淬火油的特性溫度和冷卻速度可要求低一些。

        (2)工件鋼材的淬透性
              
        對于淬透性較差的鋼材來說,如碳素鋼和低合金鋼,要求淬火油的冷卻速度要高。而對于淬透性較好的鋼材,如高合金鋼,則淬火油的冷卻速度低一些影響不大,同樣可以把工件淬硬。

        在合金鋼中,由于Cr、Mn、Mo、Ni等合金元素的加入,其淬透性會增大,C曲線會向坐標系的右下方移動,因此,對于淬火油特性溫度的要求也會適當降低。

        (3)工件尺寸及形狀
              
        工件的截面尺寸越小,越容易淬硬,而且可以得到表面與心部一致的淬硬層。而對于截面尺寸較大的工件,工件表面經過沸騰階段冷卻后,因冷卻速度降低,導致工件內部的奧氏體組織還未完成向馬氏體轉變,因此只有工件表面完成了由奧氏體向馬氏體的轉變,其心部則是珠光體、鐵素體等非馬氏體組織,由此造成工件心部硬度不足。因此,對于截面尺寸較大的工件,為了保證淬硬層深度,應當選用在對流階段還具有一定冷卻速度的淬火油,即低溫區冷卻速度較快的淬火油。
              
        另外,截面尺寸較大的工件對淬火油的冷卻速度要求高;而對于截面尺寸較小的工件,淬火油的冷卻速度小些無妨。
              
        工件的形狀也是選擇淬火油時必須考慮的一環因素之一。形狀復雜的工件在經過使用淬火油冷卻時,某些部位冷卻得快,已經進入了沸騰階段的冷卻,而有的部位還停留在蒸汽膜階段冷卻。由于工件各個部位冷卻的速度不一不同,因此易造成很大的淬火變形。因此,對于形狀復雜的工件的冷卻,應選用蒸汽膜階段冷卻時間短,即特性溫度高的淬火油,從而使工件的各個部位迅速進入沸騰階段冷卻,以減少工件變形量。

        (4)工件尺寸及形狀
              
        一些精密零件,如軸承內外圈、汽車齒輪等,要求工件淬火后的變形量微小。這類工件對應的淬火油要求蒸汽膜階段冷卻時間短、低溫區冷卻速度慢、油溫變化對冷卻性能影響小等性能。這就要求采用運動黏度較高的快速光亮淬火油或者等溫分級淬火油進行淬火,以使工件的變形量減到小。

        (5)淬火設備
          
        淬火設備也是選擇淬火油時的一個重要參考因素:
        • 對于使用真空爐淬火的用戶,應當推薦其使用飽和蒸汽壓低、揮發性小、光亮性好的真空淬火油;
        • 對于使用具有保護氣氛的網帶爐、多用爐等淬火的用戶,要求經過淬火后的工件表面基本維持原來的光亮程度,或呈現銀白色或灰白色,則應推薦光亮性能較好的快速光亮淬火油。

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