熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個(gè)過(guò)程，其中加熱是為了讓珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變，保溫是完全奧氏體化，冷卻方法因工藝不同而不同，主要是控制冷卻速度，因冷卻速度不同而分別轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w、貝氏體、馬氏體或混合組織。通常淬火時(shí)希望得到馬氏體，淬火之后進(jìn)行回火時(shí)根據(jù)回火溫度的不同分別得到回火馬氏體（低溫）、托氏體（屈氏體，中溫）、索氏體（高溫）。共析鋼等溫轉(zhuǎn)變曲線如圖1所示，基本反映了共析鋼在不同溫度下轉(zhuǎn)變需要的孕育時(shí)間和轉(zhuǎn)變完成時(shí)間及其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。
圖1 共析鋼等溫轉(zhuǎn)變曲線圖
實(shí)際熱處理生產(chǎn)中除分級(jí)等溫淬火工藝外連續(xù)冷卻的情況為多。淬火需要得到馬氏體組織速度必須大于臨界冷卻速度，零件表面冷卻速度一般大于心部冷卻速度。淬火油的選擇原則之一：淬火既想得到馬氏體，冷卻速度必須大于臨界冷卻速度，又要考慮減少變形，防止裂紋，冷卻速度必須適中，不可過(guò)大。如圖2所示。
圖2 共析碳鋼TTT曲線與CCT曲線
根據(jù)鋼冷卻轉(zhuǎn)變規(guī)律，希望在臨界區(qū)域溫度時(shí)冷卻速度大，盡快通過(guò)C曲線的鼻子區(qū)域，以免轉(zhuǎn)變成珠光體或貝氏體組織，在馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始的危險(xiǎn)區(qū)域，冷卻速度必須慢下來(lái)以減少組織轉(zhuǎn)變產(chǎn)生組織應(yīng)力引起的變形甚至裂紋。雙液淬火先在水中淬火然后轉(zhuǎn)到油中冷卻的道理即是如此。單液淬火即要求冷卻介質(zhì)具備這樣的冷卻特性：臨界區(qū)域溫度時(shí)冷卻速度快，危險(xiǎn)區(qū)域溫度時(shí)冷卻速度要慢下來(lái)。淬火油的選擇原則之二：高溫時(shí)快冷低溫時(shí)慢冷，兼顧硬度與變形的要求。如圖3所示。
圖3 理想淬火方法示意
熱處理淬火油需要具備上述冷卻性能，在臨界區(qū)域溫度零件冷卻速度快，在危險(xiǎn)區(qū)域溫度零件冷卻速度要慢下來(lái)。圖4為好富頓MT355淬火油在不同油溫下的冷卻特性曲線，顯示了試樣冷卻時(shí)間，冷卻速度與溫度的關(guān)系，表示淬火油在不同溫度時(shí)的冷卻能力。
圖 4
不同材料的臨界冷卻速度不一樣，零件使用時(shí)的硬度要求也不一樣，零件的精度、控制變形要求也不同，這就需要根據(jù)硬度要求和控制變形的工藝技術(shù)要求的實(shí)際情況，選擇冷卻速度適當(dāng)?shù)拇慊鹩汀４慊鹩痛_定選用后，通過(guò)控制原材料（零件材料和油品材料）的質(zhì)量與選擇調(diào)整淬火溫度、油溫、攪拌冷卻速度與時(shí)間，入油時(shí)間等各項(xiàng)控制措施，結(jié)合淬火后的回火工藝，回火溫度，回火時(shí)間參數(shù)試驗(yàn)來(lái)滿(mǎn)足零件的硬度要求和金相組織要求，通過(guò)熱處理工藝過(guò)程參數(shù)調(diào)整與控制及與機(jī)加工的冷熱協(xié)調(diào)，控制熱處理變形在合理范圍內(nèi)。前面從熱處理淬火工藝出發(fā)提到淬火油選擇原則：淬火油冷卻性能必須在達(dá)到要求的硬度（冷卻速度要求快）和絕不允許產(chǎn)生裂紋，控制熱處理變形在合理的最小范圍內(nèi)（冷卻速度要求慢）兩者之間找到一種最佳結(jié)合，而這個(gè)矛盾的冷卻速度要求是對(duì)不同溫度區(qū)間提出的要求，這就為熱處理淬火油的研制提供了一種方向。鑒于檢測(cè)條件限制，以前在工廠的熱處理生產(chǎn)實(shí)踐中我們只能根據(jù)通用知識(shí)及經(jīng)驗(yàn)對(duì)淬火介質(zhì)作一個(gè)大致的范圍選擇然后用試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。冷卻特性?xún)x的廣泛運(yùn)用正是提供了一種檢測(cè)工具分析手段，為我們優(yōu)化淬火油的科學(xué)選擇，分析對(duì)比給予幫助。我們可以有條件檢測(cè)或委外檢測(cè)或要求油品公司提供淬火油冷卻特性檢測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)告，為淬火油的選擇提供科學(xué)依據(jù)。根據(jù)上述方法，符合使用要求的淬火油有很多種。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況和公司品質(zhì)政策，對(duì)符合冷卻性能要求的淬火油還要進(jìn)行其它技術(shù)指標(biāo)對(duì)比和綜合比較，從中篩選出最適合的。淬火油的穩(wěn)定性與抗氧化性，冷卻性能的重復(fù)性與再現(xiàn)性、光亮性、安全、成本都是需要考慮的因素。QB/T0001-2007，JB/T7951，SH/T0220對(duì)熱處理冷卻用油的運(yùn)動(dòng)粘度、閃點(diǎn)、燃點(diǎn)、水分、傾點(diǎn)、腐蝕、光亮性、飽和蒸氣壓（真空淬火油）、熱氧化安定性、冷卻性能、最大冷速、冷卻時(shí)間都提出了必須滿(mǎn)足的技術(shù)要求。上面介紹了淬火油的選擇原則和方法。淬火油基礎(chǔ)油，添加劑，影響冷卻性能因素多，牽涉面廣。而淬火是熱處理過(guò)程中極其重要的環(huán)節(jié)，必須慎重選擇。通過(guò)分析，比較初步確定推薦可以使用的淬火油然后輔以試驗(yàn)驗(yàn)證，同業(yè)使用效果，市場(chǎng)反映調(diào)查，綜合考慮技術(shù)要求、安全、質(zhì)量、成本等因素，最終確定淬火油的選擇。
作者：王陸軍
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來(lái)源：《金屬加工（熱加工）》雜志
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