作为淬火冷却介质--自来水的两大缺点

作者：bearingpower        发表时间：2010-12-12

作为淬火冷却介质--自来水的两大缺点 关键字： 多数工件用自来水淬火会开裂，淬裂的原因是众所周知的：自来水的低温冷却速度太快。这是自来水的一大缺点。http://www.hualibj.com.cn/hxz_images/water_temp.jpg用水作冷却介质，还遇到另外的问题。比如，多个工件采取比较密集的方式同时入水时，淬火后会有显著的硬度差异。为此，现在的多用炉上基本不用水性淬火介质。又如，工件上有较深的内孔、工件为大薄片状以及工件形状复杂时，水淬后往往出现严重的硬度不均和大的变形翘曲。同样的情况，在油中淬火时，则不会发生这些问题。引起这些问题的原因是，水的冷却特性对水温变化太敏感。图1是水温对自来水冷却特性的影响曲线。作为对比，图2是油温对油的冷却特性的影响曲线。可以看出，水温对冷却特性的影响是很大的。我们把冷却特性对液温变化太敏感列为自来水的第二大缺点。有机聚合物水溶液，比如PAG淬火液，也有相同的缺点。 10％的无机盐（或碱）溶入水中，可以大大减小冷却特性对水温的敏感性程度。图3是不同液温下10％硫酸钠水溶液的冷却特性曲线。和单纯自来水相比，液温达到80℃之前，其冷却特性对液温的敏感程度还是比较小的。http://www.hualibj.com.cn/hxz_images/oil_temp.jpghttp://www.hualibj.com.cn/hxz_images/Na2SO4_temp.jpg上述对液温的敏感性，主要是通过液温对冷却的蒸汽膜阶段长短的影响，而最终反映在同一工件的不同部位之间、不同工件之间、以及不同批次淬火工件之间出现大的硬度差异和严重的淬火变形上。最后，我们再来分析上述液温的敏感性对工件淬火变形的影响。在测量的冷却曲线上，从蒸汽膜阶段到沸腾阶段的过渡期，是冷却速度由慢到快的突变期。通常把这种突变对应的探棒温度，称为所测冷却介质的特性温度。在特性温度以上，介质的冷却能力很弱。而一旦进入沸腾阶段，冷却速度就骤然大增。同一工件不同部位，有的在特性温度之上，有的已经冷到了特性温度之下，它们之间的冷却速度差异，往往会引起大的内应力。水的第二大缺点使这种内应力长期存在，因此会加大工件的淬火变形。工件的淬火温度比介质的特性温度高得越多，复杂工件内的这种内应力的维持时间就越长，工件的淬火变形也就越严重。降低介质的特性温度，也有相同的作用。自来水的第二大缺点的危害，就在于此。可以推知，如果整个淬火过程只在蒸汽膜阶段进行，或者只在沸腾阶段进行，由于没有冷却速度的突变，就不会发生这类因素引起的淬火变形。综合上述讨论，我们建议用以下六类办法，来克服上述第二大缺点：第一类办法、在单一的冷却阶段内冷却。选用那些特性温度高于工件的淬火加热温度的介质，使整个冷却过程都在沸腾阶段进行。比如，通常使用的硝盐浴等熔融盐浴属于这类。或者完全在介质的特性温度以上冷却，使整个冷却过程都在蒸汽膜阶段进行。比如，在慢速的浆状介质中冷却高合金钢工件，属于此类。我们认为，这是上等的解决办法。第二类办法、选用蒸汽膜阶段长短对液温变化不太敏感的介质，比如各种淬火油。第三类办法、加入能减小介质液温敏感性的添加剂，如自来水中溶入一定量的无机盐或碱。第四类办法、适当降低工件的淬火加热温度，以缩短工件在蒸汽膜阶段的冷却时间，来减小上述敏感程度。第五类办法、降低介质的使用温度，以降低淬火中可能的最高液温。第六类办法、通过加强介质的流动和增大工件之间的距离等措施，减小工件周围的液温升高值，以减小上述敏感程度。