淬火是熱處理工藝中關(guān)鍵的工序，它決定淬火件的內(nèi)在質(zhì)量及畸變。淬火冷卻技術(shù)自始至終伴隨著熱處理技術(shù)的發(fā)展而不斷地進(jìn)步。

01　影響淬火冷卻介質(zhì)冷卻性能的因素

影響淬火冷卻介質(zhì)冷卻性能的因素很多，概括起來(lái)有如下9種。

（1）溫度

淬火冷卻介質(zhì)的溫度不同，其冷卻能力也不同。水和水基淬火冷卻介質(zhì)隨溫度的升高冷卻能力下降，而油、鹽浴則相反，隨著溫度的升高，流動(dòng)性好，利于散熱，冷卻能力提高，因此把握好具體工件的冷卻溫度很重要。

（2）表面張力

表面張力大小直接影響冷卻速度，一般地講表面張力小的淬火冷卻介質(zhì)與淬火件表面接觸親密，因而散熱快，冷卻能力提高。

（3）攪拌

攪拌會(huì)增大淬火冷卻介質(zhì)換熱系數(shù)，盡早破壞蒸氣膜，提高冷卻速度，并使淬火件冷卻均勻。

（4）熱導(dǎo)率

熱導(dǎo)率也稱熱傳導(dǎo)系數(shù)，表征物質(zhì)熱傳導(dǎo)性能的物理量，熱導(dǎo)率越大，其冷卻能力越強(qiáng)。

（5）比熱容

淬火冷卻介質(zhì)的比熱容越大，其冷卻速度就越大。

（6）粘度

粘度表征液性流動(dòng)時(shí)，液體分子間呈現(xiàn)出的內(nèi)部摩擦力。粘度大的淬火冷卻介質(zhì)流動(dòng)性差，不利于對(duì)流散熱，其冷卻能力就差，反之，粘度小者冷卻效果就好。

（7）汽化熱

汽化熱是指單位質(zhì)量的液體完全變成同溫度的氣體所需要的熱量。水的化學(xué)穩(wěn)定性很高，熱容量較大，在室溫為鋼的8倍，水的沸點(diǎn)低，其汽化熱隨溫度的升高而降低，水隨溫度的升高，冷卻能力急劇下降，但水溫升到80℃以后，其冷卻能力幾乎沒有什么變化，淬火烈度維持在0.72左右。

（8）添加劑

加入添加劑的目的是改變冷卻性能，如在水中加少量鹽或堿，其冷卻能力會(huì)提高數(shù)倍。水中加入聚乙烯醇，會(huì)在淬火件表面形成極薄的塑料膜，它的導(dǎo)熱性差，降低冷卻速度。水中有油、肥皂等形成的懸濁液或乳濁液，會(huì)加速蒸汽膜的形成，增加蒸汽膜的穩(wěn)定性，使冷卻能力降低。另外，人們?yōu)榱烁淖兇慊鹄鋮s介質(zhì)的其他性能，往往有意識(shí)地加入氧化劑、光亮劑、防銹劑、防腐劑等會(huì)不同程度地影響冷卻性能。添加劑的加入，一般都會(huì)收到一舉多得的效果。

（9）環(huán)境

環(huán)境對(duì)冷卻能力的影響往往不被人們注意，同樣同溫的介質(zhì)，冬天、夏天的冷卻效果有異，白天、晚上淬火效果各不同。

02　選擇淬火冷卻介質(zhì)的基本原則

大量現(xiàn)實(shí)告訴人們，許多熱處理質(zhì)量事故與淬火冷卻介質(zhì)有關(guān)，如果選用不當(dāng)或操作失誤，都會(huì)造成淬火件廢品。因此，用對(duì)淬火冷卻介質(zhì)是確保產(chǎn)品質(zhì)量的基本條件。不管選用何種淬火冷卻介質(zhì)，都應(yīng)該得到統(tǒng)一的淬火效果：

①獲得高而均勻的表面硬度和足夠的淬硬深度。

②不能淬裂。

③淬火畸變小。根據(jù)淬火件的熱處理技術(shù)要求、材料、形狀等具體情況選配相應(yīng)的淬火冷卻介質(zhì)，歸納以下5條基本原則：

（1）根據(jù)碳含量高低

碳是一切鋼中重要的元素，碳含量的高低不僅影響到鋼的各種性能，同時(shí)對(duì)淬火效果也有影響。對(duì)于碳素鋼，其碳含量≤0.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以下同）多選鹽水、堿水、有機(jī)溶劑等；對(duì)于中低合金結(jié)構(gòu)鋼往往采用雙液淬火或冷卻速度相對(duì)緩慢的介質(zhì)；對(duì)于碳素工具鋼，因熱處理要求高而淬透性差，因此多采用堿浴、硝鹽浴分級(jí)淬火，很少采用油冷。

（2）根據(jù)鋼的淬透性

從鋼的“C”曲線分析，淬透性差的鋼要求的冷卻速度要快。相反，淬透性好的鋼冷卻速度則慢些。根據(jù)鋼的淬透性選擇合適的淬火冷卻介質(zhì)是明智之舉。

（3）根據(jù)工件的有效直徑

每種鋼有一個(gè)臨界淬火直徑，當(dāng)淬火件表面冷到Ms點(diǎn)，立即大幅減慢介質(zhì)的冷卻速度，則工件內(nèi)部的熱量向淬火冷卻介質(zhì)散發(fā)的速度也大幅減慢，工件表面一定深度以內(nèi)的過(guò)冷奧氏體就很難冷到Ms點(diǎn)以下。當(dāng)淬火件比較厚大時(shí)，為得到足夠的淬硬層深度，應(yīng)選用較快的低溫冷卻速度。相反，工件薄小時(shí)，則可用低溫冷速小的淬火冷卻介質(zhì)。再?gòu)脑试S的冷速分布曲線上看，厚大的工件允許高速冷卻，薄小的工件應(yīng)低速冷卻。

（4）根據(jù)淬火件的復(fù)雜程度

先從允許的冷卻速度分布曲線上分析，形狀復(fù)雜的工件，尤其是內(nèi)孔或較深凹面的工件，為減少淬火畸變及需要將內(nèi)孔也淬硬時(shí)，應(yīng)選用蒸汽膜階段較短的淬火冷卻介質(zhì)。相反，形狀相對(duì)簡(jiǎn)單的工件，則可以使用蒸汽膜階段稍長(zhǎng)的淬火冷卻介質(zhì)。再?gòu)脑试S的冷卻速度分布曲線看，形狀復(fù)雜的工件允許的冷速低，而形狀簡(jiǎn)單的工件允許的冷速高。

（5）根據(jù)允許的變形量

淬火件要求畸變小，應(yīng)當(dāng)有較窄的冷卻速度帶，而允許的畸變量較大時(shí)，可以有寬的冷卻速度帶。允許的冷卻速度帶寬的，可以采用一般能達(dá)到淬火硬度的介質(zhì)。用等溫淬火或分級(jí)淬火可以縮短工件的冷卻速度帶。

由于工件種類繁多，熱處理要求各異，淬火冷卻介質(zhì)層出不窮，同種工件淬不同介質(zhì)也得到同值的表面硬度，因此給選擇淬火冷卻介質(zhì)帶來(lái)一定難度。本著經(jīng)濟(jì)、合理的原則，選擇相對(duì)理想的淬火冷卻介質(zhì)。

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