淬火冷卻工件中使用的介質(zhì)稱為淬火冷卻介質(zhì)(或淬火介質(zhì))。理想的淬火介質(zhì)是使工件不僅能淬火成馬氏體,而且不會(huì)引起太大的淬火應(yīng)力。C曲線以上的鼻子溫度較冷,以減少急冷引起的熱應(yīng)力;鼻子冷卻速度大于臨界冷卻速度,以確保過(guò)冷的奧氏體不會(huì)發(fā)生非馬氏體變化;特別是在鼻子下面Ms點(diǎn)擊溫度時(shí),冷卻速度應(yīng)盡可能小,以減少組織變化的應(yīng)力。常用的淬火介質(zhì)有水、水溶液、礦物油、熔鹽、熔堿等。
● 水是一種冷卻能力強(qiáng)的淬火介質(zhì)。來(lái)源廣,價(jià)格低,成分穩(wěn)定,不易變質(zhì)。C曲線的“鼻子”區(qū)(500~600℃左右),水處于蒸汽膜階段,冷卻不夠快,會(huì)形成軟點(diǎn);在馬氏體轉(zhuǎn)化溫度區(qū)(3000)~100℃),水處于沸騰階段,冷卻過(guò)快,容易使馬氏體轉(zhuǎn)化過(guò)快,產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力,導(dǎo)致工件變形甚至開(kāi)裂。當(dāng)水溫升高時(shí),水中含有更多的氣體或與不溶性雜質(zhì)(如油、肥皂、泥漿等)混合,會(huì)顯著降低其冷卻能力。因此,水適用于碳鋼工件的淬火和冷卻,截面尺寸小,形狀簡(jiǎn)單。
● 鹽水和堿水在水中加入適量的鹽和堿,使高溫工件浸泡在冷卻介質(zhì)中,在蒸汽膜階段沉淀鹽和堿晶體,立即爆裂,破壞蒸汽膜,破壞工件表面的氧化皮,提高高溫區(qū)介質(zhì)的冷卻能力。其缺點(diǎn)是介質(zhì)具有高腐蝕性。一般來(lái)說(shuō),鹽水的濃度為10%,苛性鈉水溶液濃度為10%~15%。碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼工件的淬火介質(zhì)不得超過(guò)60℃,淬火后應(yīng)及時(shí)清洗防銹處理。
● 油冷卻介質(zhì)一般采用礦物油(礦物油)。如油、變壓器油、柴油等。油一般為10、20、30油,油越大,粘度越大,閃點(diǎn)越高,冷卻能力越低,使用溫度相應(yīng)提高。目前使用的新型淬火油主要有高速淬火油、亮淬火油和真空淬火油。
高速淬火油是一種提高高溫地區(qū)冷卻速度的淬火油。獲得高速淬火油的基本方法有兩種,一種是選擇不同類型和粘度的礦物油,相互混合,提高特性溫度,提高高溫地區(qū)的冷卻能力;另一種是在普通淬火油中添加添加劑,在油中形成粉灰浮油。該添加劑包括硫酸鋇鹽、鈉鹽、鈣鹽、磷酸鹽、硬脂酸鹽等。生產(chǎn)實(shí)踐表明,高速淬火油在過(guò)冷奧氏體不穩(wěn)定區(qū)的冷卻速度明顯高于普通淬火油,而低溫馬氏體轉(zhuǎn)化區(qū)的冷卻速度接近普通淬火油。這不僅可以獲得較高的淬火和淬火,而且可以大大降低變形,適用于復(fù)雜形狀的合金鋼工件的淬火。
明亮的淬火油可以使工件在淬火后保持明亮的表面。在礦物油中添加不同性質(zhì)的聚合物添加劑可以獲得不同冷卻速度的明亮淬火油。這些添加劑的主要成分是光亮劑,其作用是懸浮不溶于油的老化產(chǎn)品,以防止工件的積累和沉淀。此外,明亮的淬火油添加劑還含有抗氧化劑、表面活性劑和催冷劑。
真空淬火油是一種用于真空熱處理淬火的冷卻介質(zhì)。真空淬火油必須具有低飽和蒸汽壓力、高穩(wěn)定的冷卻能力、良好的亮度和熱穩(wěn)定性,否則會(huì)影響真空熱處理的效果。鹽浴和堿浴淬火介質(zhì)一般用于分級(jí)淬火和等溫淬火。
● 新型淬火劑 聚乙烯醇水溶液和三硝水溶液。
聚乙烯醇乙烯醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%~0.3%水溶液之間的共冷卻能力介于水和油之間。當(dāng)工件淬火到溶液中時(shí),工件表面形成一層蒸汽膜和一層凝膠膜,兩層膜冷卻加熱工件。進(jìn)入沸騰階段后,膜破裂,工件冷卻加快。當(dāng)達(dá)到低溫時(shí),聚乙烯醇凝膠膜再次形成,工件冷卻速度下降。因此,該溶液在高低溫區(qū)冷卻能力低,在中溫區(qū)冷卻能力高,冷卻特性好。三硝水溶液由25人組成%硝酸鈉 20%亞硝酸鈉 20%硝酸鉀 35%由水組成。高溫(650~500℃)由于鹽晶體沉淀,蒸汽膜形成受損,冷卻能力接近水。低溫(300~200℃)由于濃度高,流動(dòng)性差,冷卻能力接近油,可替代水-油雙介質(zhì)淬火。
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