淬火油相關(guān)知識(shí)

1、1 .前言無(wú)論什么工件的淬火對(duì)淬火油的最基本的要求是淬火油性能的穩(wěn)定，尤其是淬火油的冷卻性能。淬火油是一種多組分的高分子有機(jī)化合物，隨時(shí)都在變化之中，因此對(duì)淬火油的現(xiàn)場(chǎng)管理就十分重要。淬火油的技術(shù)指標(biāo)很多，有理化指標(biāo)、冷卻性能指標(biāo)、抗氧化性能指標(biāo)、光亮性能指標(biāo)、飽和蒸汽壓等。在現(xiàn)場(chǎng)主要是控制淬火油的冷卻性能。按照SH0564熱處理油的規(guī)定是：特性溫度、800-400C的冷卻時(shí)間和800-300C的冷卻時(shí)間。前兩項(xiàng)是淬火油的高溫區(qū)冷卻性能，后一項(xiàng)是淬火油的低溫區(qū)冷卻性能。按照SH0564熱處理油，淬火油冷卻性能的規(guī)定如表1:項(xiàng)目特性溫度C不低于800-400C的冷卻時(shí)間，s,(80C)不大于80

2、0-300C的冷卻時(shí)間，s,(80C)不大于特性溫度C不低于800-400C的冷卻時(shí)間，s,(120C)不大于特性溫度C不低于800-400C的冷卻時(shí)間，s,(160C)普通淬火油5205.0快速淬火油6004.0超速淬火油5856.0快速光亮淬火油6004.51號(hào)真空淬火油6005.52真空淬火油5857.51號(hào)等溫分級(jí)淬火油6005.02號(hào)等溫分級(jí)淬火油6005.06006.0表1淬火油冷卻性能(SH0564)2 .淬火油技術(shù)指標(biāo)的含義淬火油的理化指標(biāo)，如運(yùn)動(dòng)粘度、開口閃點(diǎn)、水分等可到石油公司去檢測(cè)。我國(guó)已經(jīng)采用了國(guó)際上通用的40c或100c運(yùn)動(dòng)粘度。運(yùn)動(dòng)粘度熱處理油的一個(gè)重要指標(biāo)，它的變

3、化反映了淬火油的老化程度。我們用粘度比來表不。粘度比=服役油的粘度/新油的粘度正在服役油的運(yùn)動(dòng)粘度(40C100C)與新油運(yùn)動(dòng)粘度的比，建議不超過1.3。國(guó)內(nèi)淬火油的運(yùn)動(dòng)粘度對(duì)冷油來說，是15-40mm2/s(40C),對(duì)熱油來說是15-50mm2/s(100C)。開口閃點(diǎn)：在標(biāo)準(zhǔn)條件下加熱油品，油品的蒸氣與空氣的混合物和明火接觸時(shí)，開始閃火并立即熄滅的溫度，稱為閃點(diǎn)。淬火油用的是開口閃點(diǎn)，閉口閃點(diǎn)一般比開口閃點(diǎn)低10-40Co閃點(diǎn)是熱處理油的一個(gè)安全指標(biāo)。由于淬火油直接與赤熱的工件接觸，與空氣接觸(非保護(hù)氣氛淬火)，所以，我國(guó)目前熱處理油的最高使用溫度應(yīng)比開口閃點(diǎn)至少低80C,這樣才能保證淬

4、火過程的安全進(jìn)行。水分熱處理油的基礎(chǔ)油在煉制過程中的含水量是很低的，只有幾個(gè)到幾十個(gè)ppm(百萬(wàn)分之一)。熱處理油中的水，可能來自空氣，油調(diào)制時(shí)的混入，冷卻器漏水等許多方面。有光亮性要求的淬火油的水分應(yīng)控制在無(wú)。一般來說，其它淬火油的水分不應(yīng)大于痕跡(0.03%)。殘?zhí)浚河推吩诓煌ㄈ肟諝獾臈l件加熱，使其蒸發(fā)，分解和焦化。排出燃燒的氣體后，所殘存的焦黑色炭渣殘留物，用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示。形成殘?zhí)康闹饕镔|(zhì)是油中的瀝青質(zhì)，膠質(zhì)，多環(huán)芳煌和油中不穩(wěn)定的化合物。含硫，氧和氮化合物較多時(shí)，殘?zhí)烤透?，因此，油的殘?zhí)看笮】梢哉f明油品的精制深度，在熱氧化條件下生膠，結(jié)焦的程度。一般來說，在熱處理油中加入的添加劑越

5、多，則它的殘?zhí)烤驮蕉?。淬火油的殘?zhí)?，一般控制?.1-0.7%。熱氧化安定性：目前我國(guó)采用石化行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SH/T0219“熱處理油熱氧化安定性測(cè)定法”。該方法的要點(diǎn)是：在300毫升的油樣中，放入銅絲和鐵絲作觸媒，向試樣通入干燥的空氣10l/h,在165c連續(xù)氧化24小時(shí)后，按下述定義求出粘度比和殘?zhí)吭黾又怠Ｕ扯缺?氧化后粘度/氧化前粘度殘?zhí)吭黾又?氧化后殘?zhí)?氧化前殘?zhí)恳话銇碚f，熱處理油的粘度比和殘?zhí)吭黾又党鰪S時(shí)都控制在1.5以下。冷卻性能目前，我國(guó)有二個(gè)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，SH/T0220和JB/T7951（該標(biāo)準(zhǔn)等效引用ISO9950）。測(cè)試淬火油大多數(shù)用SH/T0220,測(cè)試水基淬火介質(zhì)大多數(shù)用IS

6、O9950。測(cè)試淬火油用ISO9950，顯得有些遲鈍：測(cè)試水基淬火介質(zhì)用SH/T0220,顯得有些過于靈敏。采用SH/T0220的淬火油的冷卻性能指標(biāo)淬火油的冷卻機(jī)理分為三個(gè)冷卻階段，它們是：第一階段為蒸汽膜階段，即膜沸騰階段。在工件周圍形成蒸汽膜，在此階段的冷卻緩慢，因?yàn)闊醾鬟f是通過蒸汽膜靠輻射和傳導(dǎo)進(jìn)行的。這個(gè)均勻膜的穩(wěn)定性和持久性取決于淬火油的基礎(chǔ)油，添加劑，淬火油的溫度和攪拌程度。第二個(gè)階段為核沸騰階段。穩(wěn)定的膜最終破裂，淬火油與熱金屬接觸，引起核沸騰和高的脫熱效率。在此階段，熱是作為蒸汽潛熱而被移去。在此階段冷卻效果最好，最大冷卻速度和最大冷卻速度所在溫度都在此階段。第一階段和第二階

7、段的交點(diǎn)，稱為特性溫度。到達(dá)特性溫度的時(shí)間稱為特性溫度秒，簡(jiǎn)稱特溫秒。高粘度基礎(chǔ)油的特性溫度高，低粘度基礎(chǔ)油的特性溫度低。高溫區(qū)催冷劑的效果主要是提高特性溫度，使冷卻曲線向左上方移動(dòng)，這樣不僅大幅度地提高了高溫區(qū)的冷卻能力，同時(shí)也相應(yīng)地提高了低溫區(qū)的冷卻能力?？己烁邷貐^(qū)冷卻能力的指標(biāo)，主要是特性溫度和800-400C的冷卻時(shí)間。特性溫度越高，冷卻時(shí)間越短，則高溫區(qū)冷卻能力就越好。按照SH0564的規(guī)定，800-400C的平均冷卻速度，普通淬火油應(yīng)該大于80C/s,快速淬火油應(yīng)大于100c/s。，超速淬火油，800-300C的平均冷去口速度應(yīng)該大于84C/s。第三個(gè)階段為對(duì)流階段，即無(wú)沸騰階段。

8、冷卻最慢的階段，這是和在液體中熱傳導(dǎo)與對(duì)流熱傳遞有關(guān)。在此階段，淬火油的粘度是重要的。高粘度基礎(chǔ)油的低溫區(qū)冷卻能力差，低粘度基礎(chǔ)油的低溫區(qū)冷卻能力好?？己说蜏貐^(qū)冷卻能力的指標(biāo)，主要是特性溫度800300C的冷卻時(shí)間。特性溫度越高，800-300C冷卻時(shí)間越短，則低溫區(qū)綜合冷卻能力就越好。當(dāng)然主要的是冷卻時(shí)間的長(zhǎng)短。低溫區(qū)催冷劑的主要作用就是盡量縮短800-300C的冷卻時(shí)間一般來說，淬火油大致從350c進(jìn)入對(duì)流階段，也就是說300c以后的冷卻就非常緩慢了，正是油淬的優(yōu)點(diǎn)。3淬火油的使用壽命淬火油的使用壽命，可以定義為：在淬火過程中，能夠滿足工件淬火要求的最長(zhǎng)時(shí)間。沒有添加劑的油，例如，32機(jī)械

9、油，15機(jī)械油，比加入添加劑的淬火油的壽命長(zhǎng)。而功能越多的淬火油，例如，快速光亮淬火油，等溫分級(jí)淬火油，相對(duì)地說，壽命就短些。在熱處理車間的實(shí)際操作中，存在著一個(gè)很棘手的問題：更換淬火油的標(biāo)準(zhǔn)。我們?cè)诒?給出一組數(shù)據(jù)作為參考。項(xiàng)目粘度比開口閃點(diǎn)水分光亮性特性溫度800-400C800-300C更換指標(biāo)值達(dá)到1.3低于標(biāo)準(zhǔn)20C大于0.5%低于標(biāo)準(zhǔn)1級(jí)低于標(biāo)準(zhǔn)20C大于標(biāo)準(zhǔn)0.3秒大于標(biāo)準(zhǔn)0.5秒上述諸項(xiàng)中，有一項(xiàng)達(dá)到就應(yīng)考慮該考慮，其中的冷卻性能和光亮性能可以借助添加劑加以調(diào)整。4 .淬火油的國(guó)內(nèi)分類I類冷淬火油：A、普通淬火油，用于小尺寸淬透性好的材料淬火。B、快速淬火油，用于大、中型材料淬

10、火。C、超速淬火油，用于大型及淬透性差的材料淬火。D、光亮淬火油，用于中小截面軸承鋼、工模具鋼、量刃具鋼及儀表零件在保護(hù)氣氛下的淬火。E、快速光亮淬火油，用于中型及淬透性差的材料在可控氣氛下淬火。F、1號(hào)真空淬火油，用于中型材料在真空狀態(tài)下淬火。G、2號(hào)真空淬火油，用于淬透性好的材料在真空狀態(tài)下淬火。II類熱淬火油：A、1號(hào)等溫、分級(jí)淬火油，用于120c左右熱油淬火。B、2號(hào)等溫、分級(jí)淬火油，用于160c左右熱油淬火。5 .特性與詳細(xì)分類：淬火油是一種工藝用油，用做淬火介質(zhì)。1）淬火油必須具備以下特性：良好的冷卻性能冷卻性能是淬火介質(zhì)重要的性能，它的好壞直接影響到淬火零件的質(zhì)量，良好的冷卻性能

11、可保證淬火后的零件具有一定的硬度和合格的金相組織，可以防止零件變形和開裂。高閃點(diǎn)和燃點(diǎn)淬火時(shí)，油的溫度會(huì)瞬時(shí)升高，如果油的閃點(diǎn)和燃點(diǎn)較低，可能發(fā)生著火現(xiàn)象。因此淬火油應(yīng)具有較高的閃點(diǎn)和燃點(diǎn)。通常閃點(diǎn)應(yīng)比使用油溫要高出60-80C。良好的熱氧化安定性淬火油長(zhǎng)期在高溫和連續(xù)作業(yè)的苛刻條件下使用，要求油品具有良好的抗氧化、抗熱分解和抗老化等性能，以保證油品的冷卻性能和使用壽命。低粘度油品的粘度與它的附著量、攜帶損失和冷卻性能有一定的關(guān)系。在保證油品冷卻性能和閃點(diǎn)的前提下，油品的粘度應(yīng)盡可能小，這樣既可以減少攜帶損失，又便于工件清洗。水份含量低油品中的過量水份會(huì)影響零件的熱處理質(zhì)量，造成零件軟點(diǎn)、淬裂

12、或變形，也可能造成油品飛濺，發(fā)生事故。因此一般規(guī)定淬火油中的含水量不超過0.05%。其他特性除了上述特性外，淬火油還應(yīng)無(wú)毒、無(wú)味、易處理、對(duì)環(huán)境無(wú)污染，并使淬火后的工件表面光亮。2)淬火油分類：INA軸承零件多采用礦物油來進(jìn)行淬火冷卻。礦物油是由石蠟、環(huán)烷、芳香煌和石蠟一芳香系的碳?xì)浠衔锛捌涓鞣N衍生物所組成。由于組成成分和煉制方法的不同，形成不同特性、不同用途的專用淬火油。根據(jù)使用要求(包括冷卻速度、使用溫度、光亮度等)可分為以下七類：(1)普通淬火油普通淬火油是熱處理通用的油品之一，具有相對(duì)較慢的冷卻速度，是用石蠟基本潤(rùn)滑油經(jīng)精制后加入催冷劑、抗氧化劑等調(diào)制而成。在油溫80c時(shí)其特性溫度不

13、低于520C,由800c冷卻到400%的時(shí)間不大于5.0s。通常用于淬透性能夠達(dá)到的中小型FAG軸承套圈和滾動(dòng)體。(2)快速淬火油為了適應(yīng)熱處理工藝的要求，提高FAG軸承零件熱處理后的機(jī)械強(qiáng)度，需要采用冷卻速度快的淬火油。快速淬火油是在精制石蠟基潤(rùn)滑油中加入催冷劑、清凈劑和抗氧化添加劑等調(diào)配而成的。油溫80cIC時(shí)其特性溫度不低于600C,由8000C冷到400C的時(shí)間不大于4.Os。快速淬火油可提高零件淬火后的表面硬度和淬硬層深度，提高材料的力學(xué)性能，可用于CGrl5鋼制大中型、截面尺寸較大的軸承，以及滲碳、碳共滲的淬火冷卻。(3)超(高)速淬火油超速淬火油具有相當(dāng)快的冷卻速度，比快速淬火油

14、更快。該油是精制石蠟基潤(rùn)滑油中加入催冷劑、清凈劑和抗氧化劑等調(diào)制而成。油溫在800度時(shí)其特性溫度不低于585C,由8000(:冷卻到400cC的時(shí)間比快速淬火油更短。生產(chǎn)中主要用于截面較大而又有較深淬硬層的軸承零件。(4)分級(jí)淬火油淬火油的使用溫度將會(huì)影響油的使用壽命、淬火油冷卻速度、運(yùn)動(dòng)粘度及工件變形。在80C以下使用的淬火油稱為冷淬火油。在80200C溫度區(qū)間使用的淬火油為熱淬火油，亦稱為分級(jí)淬火油。由于熱淬火油是相對(duì)較高的溫度下使用，它們是由精選的高抗氧化性、熱穩(wěn)定性的基礎(chǔ)油配制而成，一般具有較高的閃點(diǎn)和粘度，并含有抗氧化劑，使其在惡劣工作環(huán)境下有較長(zhǎng)的使用壽命。生產(chǎn)中主要應(yīng)用于要求變形

15、小的大直徑、薄壁和形狀復(fù)雜的INA軸承套圈。（5）真空淬火油真空淬火油是用于真空條件下對(duì)加熱零件進(jìn)行淬火冷卻的淬火油。其飽和蒸汽壓較低.并具有較好的光亮性和淬硬性。它是用石蠟基潤(rùn)滑油經(jīng)溶劑脫脂、溶劑精制、白土處理及真空蒸儲(chǔ)、真空脫氣，加入催冷劑、光亮劑和抗氧化劑等配制而成，用于真空爐淬火冷卻。（6）快速光亮淬火油快速光亮淬火油是一種具有較強(qiáng)冷卻能力的光亮淬火油。該油是由石蠟基原油生產(chǎn)的潤(rùn)滑油經(jīng)脫脂和精制后添加光亮劑、催冷劑和抗氧劑調(diào)配而成。油溫在80"C時(shí)其選擇性溫度不低于600C,800c冷到400c的時(shí)間不大于4.5s,主要用于可控氣氛加熱的零件淬火后保持表面光鳧。（7）機(jī)械油機(jī)

16、械油是精制礦物潤(rùn)滑油。因?yàn)樵谳S承行業(yè)中仍有多數(shù)廠家在使用，故單列為一類。常用的。N32和N15機(jī)械油的主要性能指標(biāo)見表4.6。選擇淬火油時(shí)，必須充分考慮要處理零件的材質(zhì)、形狀、大小尺寸、變形、淬硬層深度、工藝、光亮度和采用的熱處理裝備等因素。優(yōu)良的淬火油是采用熱穩(wěn)定性高的精煉基礎(chǔ)油（一般為石蠟基）加上能提高使用性能和使用壽命的各種添加劑配制而成的。對(duì)于滾動(dòng)FAG軸承零件在淬火冷卻過程中，應(yīng)防止珠光體類型的轉(zhuǎn)變，以避免出現(xiàn)淬不透或局部出現(xiàn)屈氏體、軟點(diǎn)等缺陷。為此，淬火油冷卻速度要大于軸承鋼的臨界冷卻速度。但冷卻速度不宜過大，以免引起較大的內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致開裂和過大的淬火變形。6.成分水溶性淬火液1、

17、水：優(yōu)點(diǎn)：汽化熱高，傳熱系數(shù)較高，化學(xué)穩(wěn)定性好，很便宜，使用方便。缺點(diǎn)：冷卻速度隨水溫的變化而發(fā)生明顯變化。650-550C區(qū)間冷卻速度小于300-200C區(qū)間。因在奧氏體不穩(wěn)定區(qū)域冷卻速度低，故會(huì)出現(xiàn)淬不硬現(xiàn)象。淬火件在淬火時(shí)還會(huì)產(chǎn)生巨大的應(yīng)力，造成開裂和變形。蒸汽膜階段長(zhǎng)，易生氣泡。在淬火件的凹槽和孔內(nèi)蒸汽不易逸出，造成冷卻不均，因此易出現(xiàn)軟點(diǎn)。用途：只用于小截面、形狀簡(jiǎn)單的碳素鋼件錯(cuò)淬火，工作表面較光潔。注意事項(xiàng)：使用時(shí)最好用攪拌或強(qiáng)制循環(huán)的方法，以提高冷卻的均勻性，防止產(chǎn)生軟點(diǎn)和變形。水中不應(yīng)混入灰塵、油類等雜質(zhì)。工作溫度不應(yīng)超過40Co2、無(wú)機(jī)水溶液：1）氯化鈉（食鹽）水溶液：介質(zhì)組

18、成：nacl濃度可用5%或10%。優(yōu)點(diǎn)：nacl能附著于灼熱的淬火件表面，劇烈爆炸成霧狀（崩膜），使蒸汽膜破壞，蒸汽膜階段大為縮短，從而明顯提高水的冷卻速度，冷卻也比較均勻。價(jià)格便宜，淬火件可達(dá)到較高硬度，而且硬度均勻。缺點(diǎn)：冷卻速度隨溶液溫度而變化，淬火后淬火件易生銹。用途：用于淬透性低、不易開裂、對(duì)防止變形要求低的淬火件，例如碳素鋼件（有效厚度30-100mm,采用鹽水，油淬火），合金結(jié)構(gòu)鋼（40cr,40crmov,有效厚度30-150mm；38crmoal有效厚度80mm）注意事項(xiàng)：使用時(shí)溶液溫度應(yīng)控制在60c以下，淬火后要清洗，并要進(jìn)行防銹處理。2）氫氧化鈉水溶液：優(yōu)點(diǎn)：冷卻曲線與氯化鈉溶液基本相同，naoh可與淬火件表面的氧化皮相互作用，產(chǎn)生氫氣，使氧化皮迅速剝落，使淬火件表面呈現(xiàn)光亮的銀白色。冷卻能力大于氯化鈉。缺點(diǎn)：有腐蝕性，勞動(dòng)條件較差，在使用中易吸收空氣中的二氧化碳而使成分逐漸變化。與前兩者一樣，冷卻速度也隨溶液溫度而明顯變化。用途：用于碳素鋼。注意事項(xiàng)：要定期更換溶液。3）飽