秦征平

（本溪鋼鐵集團(tuán)機(jī)械制造有限責(zé)任公司本溪第一機(jī)修廠，遼寧 本溪 117000）

每一種鋼材都有自己的等溫冷卻曲線又叫C（TTT）曲線，根據(jù)碳鋼的C曲線可知，在這種情況下如果要避免有非馬氏體轉(zhuǎn)變的情況發(fā)生，就必須從C曲線“鼻尖”附近入手進(jìn)行相映的快冷工作，這一部分的工作需要溫度在500℃～600℃進(jìn)行，如果體溫在700℃以上以及400℃以下則不需要進(jìn)行這一部分的工作。而Ms線附近如果有馬氏體轉(zhuǎn)變的情況發(fā)生時(shí)，如果進(jìn)行快冷工作，那么整體將會(huì)發(fā)生變形以及開(kāi)裂等狀況。

我國(guó)的熱處理行業(yè)大部分都有“重冷清熱”的現(xiàn)象，也就是對(duì)工件的加工技術(shù)比較重視而忽略淬火冷卻技術(shù)，而實(shí)際的淬火冷卻工作與整體的理論研究往往不處于一個(gè)水平線上，使得整個(gè)淬火冷卻技術(shù)無(wú)法得到進(jìn)一步的發(fā)展，這也是我國(guó)熱處理行業(yè)在實(shí)際工作過(guò)程中所存在的一項(xiàng)重大問(wèn)題。

1 淬火介質(zhì)的分類及特性

通過(guò)從冷卻特性上進(jìn)行分析，可以把淬火介質(zhì)分為兩大類，一類是沒(méi)有淬火變化的淬火介質(zhì)，而另一種則有淬火變化的淬火介質(zhì)。在實(shí)際進(jìn)行工作的過(guò)程中所使用到的淬火介質(zhì)還不止如此，它具有多種多樣的特點(diǎn)，從液體上便可以分為淬火油、水、熔巖、有機(jī)聚合物水溶液、溶堿、五級(jí)物水溶液等，而從氣體上又可分為液化氣、壓縮空氣以及空氣等，從固體上又可以分為幾種不同的類型。而其中在淬火過(guò)程中，可以發(fā)生物態(tài)變化的有無(wú)機(jī)物水溶液、水、淬火油以及有機(jī)聚合物水溶液等，而我們也把可以發(fā)生物態(tài)變化的淬火介質(zhì)稱為有物態(tài)變化的淬火介質(zhì)，而像一些氣體、金屬板等等由于他們?cè)诖慊鸬倪^(guò)程中沒(méi)有發(fā)生相應(yīng)的物態(tài)變化，所以我們把他們稱為沒(méi)有物態(tài)變化的淬火介質(zhì)。

在對(duì)工件進(jìn)行淬火工作的過(guò)程中，主要是為了能夠?qū)⒄麄€(gè)表面的硬度以及深度達(dá)到一定的要求，保證相映的裂紋以及變形情況能夠在淬火的過(guò)程中得到消除。所以，整個(gè)淬火介質(zhì)要能夠達(dá)到緩解整體工件變形以及裂紋，在高溫區(qū)域（700℃以上）冷卻較緩慢地進(jìn)行，以減少工件的熱應(yīng)力。在過(guò)冷奧氏體最不穩(wěn)定的中溫區(qū)域（500℃～600℃），即“C曲線鼻尖處”（見(jiàn)圖1），要快速冷卻，避免奧氏體發(fā)生非馬氏體型轉(zhuǎn)變；在過(guò)冷奧氏體較穩(wěn)定的低溫區(qū)域（300℃以下）緩慢冷卻，使工件在緩冷條件下通過(guò)奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變區(qū)，減少由于組織轉(zhuǎn)變?cè)斐傻拈_(kāi)裂。

圖1 熱處理淬火介質(zhì)選擇的原則

鋼的奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變曲線對(duì)冷卻速度也有著一定的影響，因此相映的淬火冷卻介質(zhì)也要達(dá)到這種要求，才能夠降低有工件變形和開(kāi)裂情況產(chǎn)生的幾率。除此之外，在實(shí)際使用過(guò)程中，也要保證淬火冷卻介質(zhì)處于穩(wěn)定、易控制，而不易出現(xiàn)變質(zhì)、老化等問(wèn)題的一種狀態(tài)。同時(shí)在進(jìn)行工件侵入的過(guò)程中，也要思考周邊的工作環(huán)境，避免有大量煙霧以及有害氣體的產(chǎn)生而損害相應(yīng)工作人員的身體健康。

在選擇淬火介質(zhì)的過(guò)程中，要根據(jù)實(shí)際工件含碳量以及含金元素多少、厚度以及形狀等因素上進(jìn)行有效的分析，查看淬火介質(zhì)冷卻特性是否會(huì)給整個(gè)工件帶來(lái)質(zhì)量上的影響，從這幾個(gè)方面綜合考慮才能夠保證整個(gè)淬火介質(zhì)能夠發(fā)揮出其最好的效果。為了能夠使整體的淬火效果得到提升，也可以從淬火冷卻方法以及工藝參數(shù)上進(jìn)行調(diào)整與改進(jìn)來(lái)達(dá)到。比如，通過(guò)給淬火介質(zhì)實(shí)施壓力就可以保證整體工件的冷卻均勻性得到有效的提升。

2 常用淬火介質(zhì)的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 沒(méi)有物態(tài)變化的淬火介質(zhì)

容顏和融化金屬都屬于沒(méi)有變化的淬火介質(zhì)，在實(shí)際進(jìn)行淬火的過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)帶走熱量的情況發(fā)生。這種介質(zhì)處于高溫區(qū)域時(shí)，一般都有著較快的冷卻速度，但相反一旦處于低溫區(qū)域，整體的冷卻速度便會(huì)得到大大的降低，但在整體的淬火過(guò)程不會(huì)導(dǎo)致工件上出現(xiàn)裂紋等現(xiàn)象，但是這種淬火介質(zhì)在工作的過(guò)程中，給環(huán)境所帶來(lái)的污染是非常大的。同時(shí)也會(huì)花費(fèi)較大成本，所以這種淬火介質(zhì)往往會(huì)用在具有變化懸殊的工件上。硝酸鹽以及亞硝酸鹽等都屬于熔鹽一種，它也具有著一定的優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際進(jìn)行淬火工作的過(guò)程中出現(xiàn)開(kāi)裂以及變形的幾率是非常小的。但是容顏?zhàn)陨淼囊桌匣攸c(diǎn)會(huì)對(duì)整個(gè)工件產(chǎn)生一定的腐蝕影響。此外，由于熔鹽自身冷卻能力就是非常強(qiáng)大的。所以在這種情況下進(jìn)行退火工作就極其容易使工件的表面形成一種銀白色的物質(zhì)，而融堿蒸汽自身具有一定的腐蝕性，因此在實(shí)際進(jìn)行使用的過(guò)程中，一定要根據(jù)這一特點(diǎn)做出相應(yīng)的防護(hù)。

2.2 有物態(tài)變化的淬火介質(zhì)

工件在淬火介質(zhì)中的冷卻過(guò)程受許多外界因素影響，如工件的加熱狀態(tài)；材料的導(dǎo)熱性；表面及其他外界條件對(duì)工件表面熱量傳遞的影響；淬火液在常溫、常壓、靜止?fàn)顟B(tài)下的熱交換能力；淬火液的攪拌、流動(dòng)；溫度和壓力在非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下熱交換能力的變化等。

下面是常用淬火介質(zhì)的冷卻特性：

2.2.1 鹽水及堿水

通過(guò)在水中加入約10%的氯化鈉這種工作可以有效的改善整體水的冷卻特性，在整體的冷卻溫度得到有效提高的情況下，自身的冷卻能力也可以得到提升，而水與鹽或堿水溶液的細(xì)水氣體能力相比是非常先進(jìn)的，所以在實(shí)際進(jìn)行淬火冷卻的過(guò)程中，也不會(huì)使表面出現(xiàn)軟點(diǎn)的情況發(fā)生。在這種情況下，碳鋼以及低合金結(jié)構(gòu)的鋼工件就可以運(yùn)用鹽水來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的淬火工作，但在實(shí)際完成淬火工作之后需要對(duì)工件進(jìn)行清洗以及防銹處理工作。

2.2.2 淬火油

礦物油如果作為淬火介質(zhì)來(lái)進(jìn)行工作的情況下，一般會(huì)用一些比較高精準(zhǔn)度的中性石蠟作為基礎(chǔ)油，這種中性石蠟油自身具有高閃光點(diǎn)、少油煙、低粘度、高熱穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，而在實(shí)際使用的過(guò)程中，也具有著較長(zhǎng)的壽命。但是這種猝火油在實(shí)際工作的過(guò)程中，只有遇到一些形狀復(fù)雜的中小型合金剛或者一些截面較大的碳鋼才會(huì)發(fā)揮出其主要的作用。但是在完成淬火工作之后，也會(huì)導(dǎo)致工件表面出現(xiàn)一些污點(diǎn)，所以這種淬火油在實(shí)際使用的過(guò)程中還需要慎重考慮。

粘度值以及閃點(diǎn)兩種因素會(huì)影響到整個(gè)淬火油的冷卻能力，處于常溫狀態(tài)下的高粘度油與低粘度油相比，在冷卻能力上還存在著一定的差距，而在溫度不斷提升的情況下其冷卻能力也會(huì)得到相應(yīng)的提升。所以在實(shí)際使用的過(guò)程中，可以通過(guò)適當(dāng)提高淬火油溫度的方式來(lái)提高油的冷卻能力。

每種淬火油自身的組成部分都是不同的，因此導(dǎo)致它們本身也具有不同的密度以及粘度和閃點(diǎn)，而不同類型的淬火油也適用于不同的場(chǎng)合。在淬火油中加入一些添加劑，在進(jìn)行相應(yīng)淬火設(shè)備的完善以及配合攪拌等工作，便可以使整體淬火油的冷卻速度得到一定的提升，與此同時(shí)工件的表面也可以變得更加潔凈。在我國(guó)熱處理技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程中，各種淬火油在其中起著非常重要的作用，同時(shí)也成為了在保證工件質(zhì)量的過(guò)程中不可缺少的一部分因素。

3 新型淬火介質(zhì)及其應(yīng)用

3.1 有機(jī)聚合物淬火劑

近幾年來(lái)，有機(jī)聚合物淬火機(jī)得到了相關(guān)業(yè)內(nèi)人員的關(guān)注與重視，同時(shí)對(duì)有機(jī)聚合物淬火機(jī)進(jìn)行研究和應(yīng)用的過(guò)程中也取得了一定的成果。這種有機(jī)聚合物淬火劑，首先需要將有機(jī)聚合物在水中進(jìn)行充分的溶解，并且根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況來(lái)對(duì)溶液的濃度和溫度進(jìn)行合理的調(diào)整，使得該水溶液自身的冷卻性能能夠達(dá)到相應(yīng)的要求。同時(shí)它們?cè)趯?shí)際運(yùn)行的過(guò)程中不會(huì)排出有毒氣體，也不會(huì)產(chǎn)生腐蝕以及燃燒工件的問(wèn)題發(fā)生，在大多數(shù)情況下均可以采用這種淬火介質(zhì)進(jìn)行淬火工作，同時(shí)也會(huì)大大的降低有工件出現(xiàn)開(kāi)裂或者受損問(wèn)題發(fā)生的幾率。所以，這種有機(jī)聚合物淬火劑不僅可以使工件的質(zhì)量得到提升，同時(shí)也可以降低工廠所使用的成本，促進(jìn)整個(gè)工廠經(jīng)濟(jì)效益的不斷提升。而對(duì)于一些水淬開(kāi)裂或者變形情況嚴(yán)重的一些工件來(lái)講，我們均可以使用這種有機(jī)聚合物淬火劑來(lái)緩解這種情況的發(fā)生。有機(jī)聚合物淬火劑于淬火油相比，自身不僅具有高效率以及節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也會(huì)大大的降低整體的使用成本。有機(jī)聚合物淬火劑無(wú)論是從工件質(zhì)量的提升，還是從勞動(dòng)條件的改善上進(jìn)行分析，都比淬火油具有一定的優(yōu)勢(shì)，所以說(shuō)有機(jī)聚合物淬火機(jī)具有良好的發(fā)展前景。

3.2 無(wú)機(jī)物水溶液淬火劑

在水中加入不同的物質(zhì)就可以得到不同的無(wú)機(jī)物水溶液，而不同的無(wú)機(jī)物水溶液，在不同情況下所發(fā)揮出的冷卻速度也是不同的，但是在此過(guò)程中冷卻的均勻性可以得到一定的改善，在完成淬火工作之后工件的硬度也可以得到大大的提升，這種情況就可以避免工價(jià)出現(xiàn)開(kāi)裂或者變形等問(wèn)題，與此同時(shí)這種無(wú)機(jī)物水溶液在實(shí)際進(jìn)行工作的過(guò)程中不會(huì)有毒氣排出污染相映的環(huán)境，所以在大量情況下，我們可以運(yùn)用這種無(wú)機(jī)物水溶液選座淬火機(jī)進(jìn)行淬火工作，常用的無(wú)機(jī)物水溶液淬火劑有：

（1）過(guò)飽和硝鹽水溶液：這種溶液在實(shí)際進(jìn)行淬火工作的過(guò)程中，具有比較理想的冷卻能力，同時(shí)在實(shí)際進(jìn)行工作的過(guò)程中大大避免了有工件出現(xiàn)變形以及開(kāi)裂問(wèn)題的產(chǎn)生，再對(duì)一些中、高碳鋼以及低合金鋼和球墨鑄鐵進(jìn)行淬火工資的過(guò)程中我們可以運(yùn)用這種淬火劑。

（2）氯化鋅-堿水溶液：該水溶液主要是有氫氧化鈉、氯化鋅以及肥皂水則組成的，他們?cè)?0～40℃的情況下會(huì)發(fā)揮出較好的淬火效果，在高溫區(qū)以及低溫區(qū)具有不同的冷卻速度，整體工件不會(huì)出現(xiàn)不平整的狀態(tài)。

（3）水玻璃水溶液：這種溶液是將玻璃用水稀釋之后與鹽、堿充分融合之后所得到的，他自身的冷卻速度是非常高的，在實(shí)際使用的過(guò)程中也表現(xiàn)出較強(qiáng)的穩(wěn)定性，但是這種水溶液實(shí)際運(yùn)行的情況下會(huì)對(duì)工件表面產(chǎn)生一定的腐蝕，所以可能會(huì)導(dǎo)致工件表面會(huì)出現(xiàn)坑坑洼洼。

4 結(jié)語(yǔ)

淬火介質(zhì)是實(shí)施淬火工藝過(guò)程的重要保證，對(duì)熱處理后工件的質(zhì)量有著重大大的影響。采用新型的淬火介質(zhì)和改進(jìn)原有淬火介質(zhì)的性能，是淬火產(chǎn)品質(zhì)量的保證。