传统淬火介质和新型介质的冷却特性对比

工件进行淬火冷却所使用的介质称为淬火冷却介质（或淬火介质）。理想的淬火介质应具备的条件是使工件既能淬成马氏体，又不致引起太大的淬火应力。这就要求在C曲线的“鼻子”以上温度缓冷，以减小急冷所产生的热应力；在“鼻子”处冷却速度要大于临界冷却速度，以保证过冷奥氏体不发生非马氏体转变；在“鼻子”下方，特别使Ms点一下温度时，冷却速度应尽量小，以减小组织转变的应力。

较具代表性的传统淬火介质是水和普通机油。现在，大家多习惯于用符合国 际标准(ISODIS9950)的冷却特性仪，来测量这些液体淬火介质的冷却特性。一般认为，自来水的主要缺点是低温冷却速度过快，使很多工件在其中淬火会开裂。普通机油的主要不足是蒸汽膜阶段长和冷却速度偏慢，这使淬透性较差或者有效厚度较大的工件淬火后硬度不足且变形较大。为此，一般认为，研究开发新型水溶性淬火介质的首要目标是降低水的冷却速度，尤其是水的低温冷却速度；而开发新型淬火油的重要目标则是缩短油的蒸汽膜阶段和提高油的冷却速度。

国内外研究开发出了多种新型淬火介质产品，并在热处理生产中得到应用。到目前为止，用得较成功的水性淬火介质是PAG类的产品。而得到广泛应用的新型淬火油主要是快速淬火油和等温分级淬火油。因为工件淬火冷却的需要才使用淬火介质，因此我们首先注意的是它们的冷却特性。为了获得前后一致的产品质量，要求在长期和大量生产中介质的冷却特性保持相对稳定。除了冷却特性及其稳定性之外，对淬火介质还有其它一些辅助性能上的要求。对于淬火用油，这些辅助性能包括不易着火、光亮性、防锈性、消泡性和易清洗等。对于水性淬火剂，包括浓度易测易控、消泡性、防锈性、抑 菌性和对环境污染小等。

用自来水作冷却介质，除了它的第 一大缺点，即低温冷却速度过快以外，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，工件形状复杂、尤其是有较深的内孔时，自来水中淬火后，除了有严重的硬度不均外，常常伴有很大的淬火变形。再如，象大型圆锯片之类的大薄片状工件，在自来水淬火后，往往出现特别大的变形翘屈。同样的情况和工件，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。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。同一工件的不同部位，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，复杂工件上的冷却情况差异就越大，且维持时间越长，工件的淬火变形也就越严重。降低介质的特性温度，也有相同的影响。

淬火的目的是提高硬度、强度、耐磨性以满足零件的使用性能。淬火工艺应用较为广泛，如工具、量具、模具、轴承、弹簧和汽车、拖拉机、柴油机、切削加工机床、气动工具、钻探机械、农机具、石油机械、化工机械、纺织机械、飞机等零件都在使用淬火工艺。