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常见问题

锻造生产中锻件淬火介质的类型

更新时间  2022-04-15 11:54 阅读

淬火介质不仅影响锻件力学性能,金相组织,还可能产生变形和裂纹,所以必须选择合适的淬火介质,并维护和保养好淬火介质。

理想的淬火介质冷却特性:碳钢和低合金钢在650℃以上奥氏体比较稳定,以较悛的速度冷却,以减少工件因内外温差而引起的温度应力;在650℃〜450℃,要求有足够快的冷却速度(超过临界冷却速度)低于400℃特别是在M.点(马氏体开始转变点)以下应该缓慢冷却,以减少组织应力,防止过大变形和淬裂。理想的淬火冷却曲线如图。

淬火冷却时,为获得马氏体或贝氏体组织,必须快冷。但同样是获得马氏体,各种钢的临界冷却速度却不一样,过快冷却,会造成内部应力过大,引起变形甚至开裂。因此,为减小变形或开裂,在满足能获得马氏体或贝氏体的条件下,应使锻件的实际冷却速度尽可能的低。
\快速发展和使用。

(1)常用冷却介质有水、水溶液、熔盐、熔碱、矿物油。

①水:水是激冷介质,同时又是最便宜、安全、无公害的介适质。但是水并不是理想的介质。在700℃〜800℃,由于形成蒸汽膜并包围工件,所以冷却较慢。在鼻尖区,需要快速冷却时,其冷却速度不超过200℃/s。而在不需快冷的区域,如在400℃以下其冷速度由于蒸汽膜破坏而迅速增加到马氏体转变区域达到700℃/s。这就造成极大的应力,甚至开裂。

蒸汽膜的形成还使锻件局部冷速过慢,因而得不到马氏体,形成软点。随着水温增髙,其冷却能力急剧下降。水温在40℃时,鼻尖处的冷速仅为100℃/s。所以要想淬火质量均匀,应将水温保持在151〜251,这样必须不断补充新水。为了减少软点,还应使水循环,工件表面的水不停流动。

当水中有土、油、肥皂等物质时,蒸汽膜形成速度加快,大大降低了冷却能力。并影响冷却均匀性,使锻件产生软点。所以保持冷却水清洁很重要。用压缩空气搅拌水并不合理,因为它会使水中溶入大量气体。

②盐水:为了破坏蒸汽膜所造成的不良影响,在水中加入盐、碱等物质,配成盐水和碱水溶液。淬火时,盐在热的工件表面上结晶析出,并发生爆裂,不仅使蒸汽膜破坏,还可以使锻件的氧化皮脱落。所以在盐水中淬火,工件表面很干净。

在水中加入5%-10%NaCl,在鼻尖处的冷却能力可达1000℃/s(采用φ20mm银探头测量)。而在低温时与清水冷却速度接近。这样锻件更易获得均匀的髙硬度和较深的淬硬层。所以在工业上很少用清水淬火,而大多用NaCl水溶液。

③碱水:在水中加入10℃〜15%NaOH时,在650℃〜550℃的鼻尖处,冷却速度高于盐水。而在低温时低于盐水。工件不但可得到高硬度,而且也不产生软点,还会减少锻件变形和开裂,是比较理想的碳钢冷却介质。另外,碱与金属作用,会析出氢,使氧化皮脱落,获得银白色工件表面。但是NaOH只使用不方便,有腐蚀,对人皮肤有刺激。并且,NaOH可吸收空气中的CO2变成Na2CO3:从而降低了冷却能力。而旦碱溶液极易变质。由于上述原因,碱液使用不如盐溶液普遍。

温度对盐水和碱水冷却能力影响不大。盐水可使用到50℃,碱水可使用到60℃:。工件在盐水及碱水中冷却后,应清洗干净,否则会造成工件腐蚀。

④矿物油:植物油也可用作冷却介质,但易分解老化,且价格又贵。现已完全被矿物油所取代。矿物油冷却速度慢,在鼻尖区其冷却能力在100℃/s左右,但在300℃以下其冷却速度很慢,因而减小了锻件变形和开裂。由于油的冷却能力很低,因此只适合C曲线靠右边的钢种或要求硬度不高的碳钢件。

随着油温升高,其黏度变低,流动性变好,冷却能力增强。但温度太高会引起火灾,这是应该特别小心的。一般规定油温在80℃以下使用。

生产上使用的矿物油介质多数是10#〜30#机油,其中90%使用N22、N32机械润滑油,或相应的锭子油。号数大则黏度大,冷却能力低。

由于油与炽热工件接触,会使油分解,并产生油渣。另外油还会不断氧化,这些都会使油的冷却能力降低,造成油老化。常用水、水溶液及油的冷却能力见表中说明。(采用φ20mm银探头测量)。
⑤快速淬火油:。

⑤快速淬火油:在油内加人高效的催冷剂,制成快速淬火油。

(2)高分子聚合物淬火介质:其是高分子聚合物的水溶液,配以适量防腐剂、消泡剂和防锈剂,使用时根据需要加水稀释成不同浓度的溶液,可以得到水、油之间或比油更慢的冷却能力,它不燃烧,没有烟雾,被认为最有发展前途的淬火油代用品,采用水溶液淬火介质时往往在锻件表面形成一层聚合物薄膜,浓度越髙,冷速越慢,液温升髙,冷速减慢,搅动则使冷速加快。

高分子聚合物淬火介质种类很多,其中使用较多的是聚烷撑乙二醇(PAG)水溶液淬火介质,其冷却能力覆盖了水与油之间全部领域,并可以通过控制浓度和搅拌对其冷却速度进行调整,有良好浸湿特性,锻件冷却均匀性好,在长期使用中性能比较稳定,已被广泛应用。

目前,作为淬火介质,约50%使用盐、碱水溶液,约40%使用油,约3%使用高分子聚合物水溶液,约1%使用高压惰性气体,今后高分子聚合物水溶液必将获得快速发展和使用。