淬火冷却介质

7.5.3　淬火冷却介质

淬火操作的难度比较大，这主要是因为：淬火要求得到马氏体，淬火的冷却速度就必须大于临界冷却速度（kυ），而快冷总是不可避免地要造成很大的内应力，往往会引起钢件的变形和开裂。要解决这一矛盾，理想的淬火冷却曲线，淬火并不需要整个冷却过程都是快冷，只要求在C曲线“鼻尖”附近快冷；而在M_s点以下则应尽量慢冷，以减小马氏体转变时的内应力。但是到目前为止，还没有找到一种淬火冷却介质能符合这一理想淬火冷却曲线的要求，也就是说，至今还没有一种十分理想的淬火冷却介质。淬火最常用的冷却介质是水、盐水和油。

水是既经济又有很强冷却能力的淬火冷却介质。其不足之处是在650℃～550℃范围内冷却能力不够强，而在300℃～200℃范围内的冷却能力又偏强，不符合理想淬火冷却介质的要求。盐水的淬火冷却能力比清水更强，尤其在650℃～550℃范围内具有很强的冷却能力，这对尺寸较大的碳钢件的淬火是非常有利的。采用盐水淬火时，由于盐晶体在工件表面的析出和爆裂，可不断有效地打破包围在工件表面的蒸汽膜和促使附着在工件表面上的氧化铁皮的剥落。因此用盐水淬火的工件容易获得高硬度和光洁的表面，且不会产生淬不硬的软点，这是清水淬火所不及的。但是盐水在300℃～200℃以下的温度范围内，冷却能力仍像清水那样相当强，能使工件变形加重，甚至发生开裂。此外，盐水对工件有锈蚀作用，淬过火的工件必须进行清洗。

常用的盐水浓度为10%~15%，过高的浓度不但不能增加冷却能力，反而由于溶液黏度的增加使冷却速度有降低的趋势；但含量过低也会减弱冷却能力。所以水中盐的浓度应经常注意调整。盐水比较适合于形状简单、硬度要求高而均匀、表面要求光洁、变形要求不严格的碳钢零件的淬火，如螺钉、销子、垫圈、盖等。在生产上，为了保证碳钢冷冲模具获得较深的淬硬层和较高的硬度，一般用盐水速冷。但为了防止因盐水在300℃～200℃以下温度范围的冷却速度过大而可能造成模具的过大变形或裂纹，所以让模具在盐水中停留一定时间以后应立即转入油中继续冷却，使马氏体相变在冷却能力比较弱的油中进行。在盐水中停留的时间一般以4～6mm/s计算。

总之，水和盐水主要适用于形状简单、硬度要求高而均匀、变形要求不严格的碳钢零件的淬火。

油是一类冷却能力很弱的淬火冷却介质。淬火用油主要为各种矿物油，用得较广泛的是10号机油。号数越大的机油，黏度越大；号数较小的机油则容易着火。油在高温区冷却速度不够，不利于碳钢的淬硬，但有利于减少工件的变形。因此，在实际生产中，油主要用于过冷奥氏体稳定性好的合金钢和尺寸小的碳钢零件的淬火冷却介质。

熔融状态的碱浴和硝盐浴也常用于火冷却介质。碱浴在高温区的冷却能力比油强而比水弱，而硝盐在高温区的冷却能力比油略弱。在低温区域，碱浴和硝盐浴的冷却能力都比油弱。因此碱浴和硝盐浴被广泛用于截面不大、形状复杂、变形要求严格的工具钢零件的分级淬火或等温淬火的冷却介质。