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淬火介质【淬火介质】常用的淬火介质有水、水溶液、矿物油、熔盐、熔硷等 。在对金属进行淬火处理时 ， 需要将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间 ， 随即浸入淬冷介质中快速冷却 。
基本介绍中文名：淬火介质
外文名：hardening agent
常用种类：水、水溶液、矿物油、熔盐、熔硷
领域：工程技术
常用种类淬火介质一、液体1、水1）清水、2）无机盐或硷的水溶液、3）有机物水溶液2、油1）植物油、2）全损耗系统用油（机械油）、3）专用淬火油（矿物油中加入添加剂）如锦辉淬火油3、溶融热浴1）熔盐、2）溶融金属二、气体1、空气1）静止空气、2）压缩空气2、还原性气体（氢、氨分解气）3、中性气体（氮）4、惰性气体（氩、氦等）三、固体1、流态床1）气固态、2）气液态、3）气液固态2、金属板水是冷却能力较强的淬火介质 。来源广、价格低、成分稳定不易变质 。缺点是在C曲线的“鼻子”区（500～600℃左右） ， 水处于蒸汽膜阶段 ， 冷却不够快 ， 会形成“软点”；而在马氏体转变温度区（300～100℃） ， 水处于沸腾阶段 ， 冷却太快 ， 易使马氏体转变速度过快而产生很大的内应力 ， 致使工件变形甚至开裂 。当水温升高 ， 水中含有较多气体或水中混入不溶杂质（如油、肥皂、泥浆等） ， 均会显着降低其冷却能力 。因此水适用于截面尺寸不大、形状简单的碳素钢工件的淬火冷却 。盐水和硷水在水中加入适量的食盐和硷 ， 使高温工件浸入该冷却介质后 ， 在蒸汽膜阶段析出盐和硷的晶体并立即爆裂 ， 将蒸汽膜破坏 ， 工件表面的氧化皮也被炸碎 ， 这样可以提高介质在高温区的冷却能力 。其缺点是介质的腐蚀性大 。一般情况下 ， 盐水的浓度为10% ， 苛性钠水溶液的浓度为10%～15% 。可用作碳钢及低合金结构钢工件的淬火介质 ， 使用温度不应超过60℃ ， 淬火后应及时清洗并进行防鏽处理 。油冷却介质一般採用矿物质油（矿物油） 。如机油、变压器油和柴油等 。机油一般採用10号、20号、30号机油 ， 油的号越大 ， 黏度越大 ， 闪点越高 ， 冷却能力越低 ， 使用温度相应提高 。新型淬火油主要有高速淬火油、光亮淬火油和真空淬火油三种 。高速淬火油是在高温区冷却速度得到提高的淬火油 。获得高速淬火油的基本途径有两种 ， 一种是选取不同类型和不同黏度的矿物油 ， 以适当的配比相互混合 ， 通过提高特性温度来提高高温区冷却能力；另一种是在普通淬火油中加入添加剂 ， 在油中形成粉灰状浮游物 。添加剂游磺酸的钡盐、钠盐、钙盐以及磷酸盐、硬脂酸盐等 。生产实践表明 ， 高速淬火油在过冷奥氏体不稳定区冷却速度明显高于普通淬火油 ， 而在低温马氏体转变区冷速与普通淬火油相接近 。这样既可得到较高的淬透性和淬硬性 ， 又大大减少了变形 ， 适用于形状複杂的合金钢工件的淬火 。光亮淬火油能使工件在淬火后保持光亮表面 。在矿物油中加入不同性质的高分子添加物 ， 可获得不同冷却速度的光亮淬火油 。这些添加物的主要成分是光亮剂 ， 其作用是将不溶解于油的老化产物悬浮起来 ， 防止在工件上积聚和沉澱 。另外 ， 光亮淬火油添加剂中还含有抗氧化剂、表面活性剂和催冷剂等 。真空淬火油是用于真空热处理淬火的冷却介质 。真空淬火油必须具备低的饱和蒸汽压 ， 较高而稳定的冷却能力以及良好的光亮性和热稳定性 ， 否则会影响真空热处理的效果 。盐浴和硷浴淬火介质一般用在分级淬火和等温淬火中 。新型淬火剂有聚乙烯醇水溶液和三硝水溶液等 。聚乙烯醇常用质量分数为0.1%～0.3%之间的水溶液 ， 共冷却能力介于水和油之间 。当工件淬入该溶液时 ， 工件表面形成一层蒸汽膜和一层凝胶薄膜 ， 两层膜使加热工件冷却 。进入沸腾阶段后 ， 薄膜破裂 ， 工件冷却加快 ， 当达到低温时 ， 聚乙烯醇凝胶膜复又形成 ， 工件冷却速度又下降 ， 所以这种溶液在高、低温区冷却能力低 ， 在中温区冷却能力高 ， 有良好的冷却特性 。三硝水溶液由25%硝酸钠+20%亚硝酸钠+20%硝酸钾+35%水组成 。在高温（650～500℃）时由于盐晶体析出 ， 破还蒸汽膜形成 ， 冷却能力接近于水 。在低温（300～200℃）时由于浓度极高 ， 流动性差 ， 冷却能力接近于油 ， 故其可代替水－油双介质淬火 。1、淬火剂产品描述是由一种液态的有机聚合物和腐蚀抑制剂组成的水溶性溶液 。有机聚合物完全溶于水 ， 形成清亮、均质的溶液 。但当温度超过 74℃（165℉）时 ， 聚合物便会从水中析出分离 ， 形成一层不溶解的相 。该产品克服了水冷却速度快 ， 易使工件开裂；油品冷却速度慢 ， 淬火效果差且易燃等缺点 。当用淬火剂的稀释溶液冷却热的金属时 ， 液体有机聚合物会在金属表面沉积 ， 形成一层薄膜 。可以通过调节薄膜的厚度部分地控制金属的冷却程度 。薄膜的厚度则是通过调节淬火浴中淬火剂的浓度来完成 。也可通过调节淬火液的温度或搅拌程度来控制冷却 。淬火剂跟其他的水溶性聚合物淬火液（剂）的主要区别在于：控制热转换的多聚物成分不同 。如美国有UCON A ， 烟台海益等,其多聚物成分为聚醚（PAG） 。2．淬火剂特性和优点◆ 淬火剂水溶液在常温下均匀透明溶液 ， 当温度升高时 ， 淬火剂溶解度反而会下降 ， 溶液就从透明变为混浊 ， 到达74°C时聚合物的线型大分子就会从水中析出 ， 并与水完全分离 。（这叫做逆溶性 ， 74°C就是逆熔点） 。◆ 通过调整其水溶液的浓度 ， 可在很大範围内调整其冷却能力 ， 可以得到介于水油之间 ， 以及相当于油或者更慢的冷却速度 ， 也可以和Quench PA配比使用来调节冷却曲线 。◆ 淬火剂需要最少量的添加处理 ， 因为它们和普通的聚乙烯醇和溶解油相比 ， 不易变质和被氧化 。主要的添加工作就是补充蒸发损失掉的水 。◆淬火剂和普通的油性淬火油（剂）相比 ， 能除去烟尘、煤灰和残杂物 。使设备维护和工厂清洁工作变得轻鬆简单 。◆淬火剂在0℃（32℉）以下会冻住 ， 使用前需要在室温下解冻并混合 ， 产品功能不会受到影响 。◆水性淬火剂对黑色金属及有色金属均无腐蚀 ， 淬火工件光亮且有短期防鏽作用 。◆推荐最佳溶液温度 20~50℃ ， 应不高于60℃ 。3． 典型性质数据指标 结果20℃时每加侖的重量 （磅） 8.94比重（20℃） 1.074倾点 -11℃（-12℉）粘度37.8℃（100℉） ， SUS 1120～1375 防鏽作用 ATMS D665A 通过闪点 无4．套用――在世界上聚合物是套用最广的一种有机淬火液 ， 可用于各种汽车工件以及航空工业的铝合金和钛合金 ， 合金钢锻模的淬火 ， 大转矩柴油机曲轴感应加热淬火等 。淬火剂主要套用于以下淬火範围：◆适用于典型的用油淬火的高碳钢和高合金钢；用20-30%的浓度 ， 可适用于钢件的整体和表面淬火 。◆适用于感应淬火和火焰淬火 ， 适合喷射淬火和浸淬 ， 可套用于几何外型複杂的高合金部件（包括：球墨铸铁、韧性铸铁等） 。◆用于在倾炉、车底式炉和坑式炉中加工的大型合金部件 ， 感应加热成形的部件或合金 。◆用于在使用燃气、天然气和碳氮共渗气的熔炉中需要油淬火的加工部件（间歇式和连续式操作） 。◆适用于旋转或持续型混合器的氧化熔炉、天然气熔炉和保护气熔炉 。它们能套用在部件铸造后的直接淬火；铸件的连续淬火以及铸钢、锻钢、铸铁的一般淬火 。◆大批量的汽车、拖拉机齿轮等零件的淬火（连续式渗碳生产线或箱式多用炉）◆淬火剂是一种高分子聚合物水溶性淬火剂 ， 选用国外优质原料精製而成 ， 具有独特的逆溶性 ， （一般称之为浊点效应）安全 ， 环保 ， 使用寿命长 ， 使用成本低 ， 国际油价越来越高 ， 国家对环境保护愈来愈严的大气候下 ， 逐渐成为热处理行业的首选淬火介质 。◆安全环保淬火剂完全不燃烧 ， 无火灾危险 ， 无毒 ， 无油烟 ， 使工作环境大大改善 ， 满足环保部门对企业的环保要求 。5．淬火剂冷却曲线特性曲线,30度淬火过程曲线图表1和图表2显示了Wonder Quench PE在实验室测试时的冷却率 ， 实验使用一个不鏽钢的测试圆柱体（长是直径的4倍） ， 在它的几何中心安置有电热偶 。图表1用Wonder Quench PEE和传统的淬火油做了比较 。图表2显示了流体流动（循环）对浓度和浴温都确定的Wonder Quench PE的影响 。这些曲线仅对一般的比较有效 。6.使用範围和局限淬火剂主要用于各类碳素钢,低合金结构钢、弹簧钢、渗碳钢、轴承钢製工件做增体浸淬和感应加热淬火．淬火剂不使用与有二次硬化特性的钢件（如冷热模具钢和高速钢）．淬火剂一般不适于淬经过盐浴炉加热后的工件．使用维护从事热处理生产的人应当维护好所用的淬火介质 。一般的管理工作包括：防止介质受污染、保证冷却系统能正常工作、按要求控制好液温、水性介质要经常检测和控制其浓度 ， 以及定期检测淬火介质的冷却特性等 ， 应当注意以下几件事：1、在新倒入淬火介质前 ， 特别是在旧的淬火槽中做整槽更换时 ， 一定要把淬火槽和冷却系统认真清洗乾净 。一些单点阵图省事 ， 在淬火油做整槽更换时 ， 只把原来的旧油大致放乾 ， 便将新油倒入槽中 。原来沉在槽底的油污、槽壁上的碳黑油泥 ， 以及残留在冷却系统中的油污 ， 都一齐混进新油中 。其结果 ， 一槽新油就给污染了 。淬火出来的工件污迹斑斑 ， 清洗十分困难 。2、如果发现淬火油变得容易着火 ， 要赶快找出原因并加以解决 。原因之一是油中进了水 ， 尤其是用热油的场合 。原因之二是在油温测量或显示上出了故障 ， 实际油温远高于显示的油温 。此外 ， 油中混入了低闪点、易挥发的油液 ， 也容易着火 。3、防止加热炉内的炭黑污染淬火油 。渗碳与碳氮共渗炉内难免产生碳黑 。这些碳黑进入淬火油中 ， 会对油造成污染 。少量碳黑逐渐积累 ， 首先损害的是淬火工件的光亮性 ， 随后影响油的冷却特性 。碳黑粒子非常小 ， 又多悬浮在油中 ， 一般不可能用过滤和沉降的办法加以分离 。定期烧掉加热炉内结存的碳黑 ， 是现行的最好解决办法 。4、对使用中介质变质和整槽更换问题的看法 。水性和油性介质都有一定的寿命 。到时候都应当做整槽更换 。影响油性介质寿命长短的主要因素是油的使用温度高低、淬火工件的总表面积大小、油的品质好坏和外来污染等情况 。油的使用温度（应当包括油的平均温度和工件淬入后的温升程度）越低 ， 油的使用寿命越长；淬火工件的总表面积越大 ， 油的寿命越短 。用于小型工件的淬火油 ， 寿命很短 ， 因为所处理工件单位重量的总表面积非常之大；而处理大型工件用的淬火油 ， 由于所处理工件单位重量的总表面积相当小 ， 加上淬火次数少 ， 使用寿命就非常长 。油品的质量 ， 包括所用基础油和添加剂的品质 。同样的使用条件 ， 品质差的油只能用几个月 ， 而品质好的常常可以用好几年 。此外 ， 外来污染 ， 尤其是水的进入和碳黑的积累 ， 对油的使用寿命也有很大的影响 。水性淬火介质的寿命长短 ， 最主要的影响是介质的种类 。比如 ， 聚乙烯醇类的淬火介质 ， 一般寿命不超过几个月；而PAG类的介质 ， 一般多可以使用几年 。外来污染对水性介质的寿命长短影响也很大 。因此 ， 水性介质的维护管理比油性介质更应受到重视 ， 也更费事 。PAG淬火液可以通过去污处理而延长其整槽更换时间 。不管是水性还是油性介质 ， 使用中都会逐渐变质 ， 同时也都会受到污染 。变质产物和外来污染物逐渐积累 ， 都会影响到介质的使用性能 。使用到一定时间后 ， 都应当做整槽更换 。据知 ， 除只用于大型工件淬火的油外 ， 大量处理一般中小型基础件的场合 ， 国内外淬火油的使用寿命一般不超过三、五年 。如果不做去污处理 ， 就是PAG淬火介质的整槽更换时间一般都比三、五年要短 。到了应当整槽更换的时候就做整槽更换 ， 往往能保证热处理质量、提高生产效率、简化管理并减少介质消耗量 ， 从而能降低生产成本 。相关标準标準编号标準名称JB/T 6955-2008 热处理常用淬火介质技术要求GB/T12579-90润滑油泡沫特性测定法GB/T1995-1998石油产品粘度指数计算法GB/T260-77石油产品水分测定法GB/T264-77石油产品酸值测定法GB/T265-88石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法GB/T267-77石油产品闪点和燃点测定法GB/T268-87石油产品残碳测定法(康氏法)GB/T3536-83石油产品闪点和燃点测定法（克利夫兰开口杯法）GB/T3555-83石油产品赛波特颜色测定法（赛波特比色计法）GB5096-85石油产品铜片腐蚀试验法ISO9950：1995Industrial quenching oils-Determination of cooling characteristics-Nickel-alloy probe test method JB/T4392-2011 有机物水溶性淬火介质性能测定方法JB/T4393-2011 聚乙烯醇合成淬火剂JB/T7951-2004 淬火介质冷却性能试验方法SH/T0219-92热处理油热氧化安定性测定法SH/T0220-92热处理油冷却性能测定法SH/T0293-92真空油脂饱和蒸气压测定法