淬火介质技术讲座第五讲 水基淬火介质冷却能力测试.pdf

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许淬火介质技术讲座
第水?火介质玲却能力测试
公P
天津市热处理研究所(30010)曾广益
到目前为止,世界各国都没有专门用于水基淬现交叉。这时如单纯从冷却曲线判断,可能误认为低
MR)可火介质冷却性能覆试的标准,我国也不例外。医际、浓度的冷却能力反而比高液度的低,这是个假象。在
标准化组织(ISO)正在考忠制一个水基淬火介实际淬火时,低浓度的冷却能力高于高浓度的介质
质冷却性能的迥试标准。目前国际上都是用测试淬造成这种假象的主要原因是有机物和无机物的比例
火油冷却性能的标准测试水基淬火介质。在我国有失调。髙浓度时有机物形成蒸汽膜的能力受到无机
三个标准,即1SD9950,SH/T0220和TB/T7951。物的制约表现得很规律。在低于临界浓度时,无机物
在水基淬火介质中,无机加有机淬火介质是最含量过低,无法制约有机物形成蒸汽膜的能力,所以
需要经常渊试冷却能力的,因为没有更简单、更有会出现意料之外的过长的蒸汽膜阶段,即特温秒增
效的控制其浓度和冷却能力的方法。无机溶火介质加.特性温度下降的情况。工件在实际淬火时,都有
可用比重计检测,有机淬火介质可用折光仪检测,某种程度的搅拌,这一点和实验室测试时不同。PAG
只有出现較大偏差时才用测试冷却能力的方法加以类淬火介质的情况可以从图1看到。无机加有机淬
校正。水基淬火介质冷却能力测试的难点在于介质火介质将更加明显。
搅拌程度的标定。由于搅拌在水基淬火介质冷却性1.冷却能力盖的区域
能测试中有特别重要的作用,测试时应在有标定的
水基淬火介质的研制者试图以最大的跨度覆盖
搅拌状态下。但上述三个标准都测的是静止状态。液体淬火介质。低浓度代水(或低浓度盐水),高浓度
搅拌的程度主要影响蒸汽膜阶段的时间长短(特温代油(N32油)或比油冷速还慢。用 Grossmann淬火强
秒)。一般地说,随着搅拌程度的增加,高温区冷烈度(H值)将这个区域数字化,以静止的20℃水的
却能力提高、而对低温区冷却能力影响不大。搅拌H值为1.0.以80℃N32油的F值为0.25,则水基淬
时有机淬火介质和无机加有机介质的影响远大于对火介质和淬火油冷却能力覆盖的情况如图2所示。
无机淬火介质的影响。
0.25(油
D.5
D R
1.0(水)
测试淬火油的冷却性能时重现性好,而且实验室
无
火介
测定的数据与生产实践的对应性良好。测试水基滓
有帆悴火介段
火介质冷却性能时,重现性差,尤其是无机加有机溶
无帆加有机梓火介
火介质。无机加有机淬火介质的临界浓度大约在
图2冷却能力盖区域
10%以下:有机淬火介质浓度大约在5%以下。当浓
度大于临界浓度
这种大致划分的意义是:
(1)无机淬火介质盖的区域最小。用饱和或
时,介质的特性温
过饱和无机盐去代替油的方法不太可取。用无机淬
度随浓度的增加s
而下降,特温秒增
火介质处理碳钢和低合金钢效果很好,一般说来,
加,低温区越来越
不必用无机加有机或有机淬火介质。
慢,冷却曲线之间m?
2)用有机和无机加有机淬火介质代油是可行
不交又。当浓度2
15%10%
的。用来代替N32油或普通猝火油,浓度需在
25%以上,其运行成本将高于油而且维护上也不如
降到临界浓度以自水一
下,特性温度会低
时:ス动~油方便(当然从工作环境,安全性等方面考虑代油
于临界浓度的特
也是值得的)。用来代替快速及超速淬火油时,由
性温度,特温秒也
阳1PAG30℃时的冷却
于所用浓度低,快速及超速淬火油比N32油贵得
增加,冷却曲线出
曲线(某厂)
多,这样运行成本较低,比较合算。
工人(加工)20年第5
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(3)在超速淬火油和无机淬火介质之间尚有H价猝火介质的低温冷却能力。在SH/T0220中以
=0.3的空间,这正是有机淬火介质和无机加有机淬300℃冷速来判断不能反映真实情祝。作者同意日
火介质的用武之地。有些工件因材质、尺寸等因素,本村上义春的意见,用400~150℃的平均速度评价
用无机淬火介质开裂,而用超速淬火油存在硬度不比较合理。作者曾提出一个评价标准:SHIT02D0
足、淬硬层深不够、有软点等问题,用含有有机物测定的400~150℃平均冷速120℃/s相当ISO9950
的淬火介质效果令人满意。且此时的介质浓度低,在300℃的冷速50℃/9,而35℃/s相当于ISO9950
运行成本低,是水和油都很难解决的最佳方案。在300℃的冷速20℃/s。作者在数值评价淬火油
4)在无机猝火介质区域内,由于工件材质、时,按照SHI/T220曾提出CP值的计算方法,并
尺寸、形状等因素,用无机淬火介质开裂或畸变过按CP对淬火油分类。用于有机淬火介质和无机加
大,可采用有机淬火介质或无机加有机淬火介质,有机淬火介质计算CP值的公式如下
或在无机淬火介质中加入少量的有机物加以解决。
CP=300+0.9TWw+9CR-40t
2.冷却性能的测试和评价
式中,CP为有机淬火介质或无机加有机猝火介质的
(1)无机淬火介质配制好以后,只要控制密CP值(冷却能力值);T为特性温度,℃;CR为80
度,即可有效地控制浓度和冷却能力。我们将主要~400℃的平均冷速,℃/S;t为400~150℃的冷却时
讨论有机淬火介质和无机加有机淬火介质的冷却性间,s。按此公式计算出的CP值可按溶火油分类确
能的测试和评价。
定火介质可替代的油品.也可用于介质冷却能力的
(2)ISO990測试和评价研制水基淬火介质的比较。目前国内尚无水基溶火介质冷却能力的评价
目的都是要降低水的冷却能力,使之介于水油之间并标准,作者提出的数值方法由于考虑到了高低温区的
达到油的冷却能力。ISO9950测试标准有6项指标,冷却能力对总冷却能力的不同贡献,有一定参考价
NB2(40℃)和自来水(30℃)的冷却性能见表1。
值、不妨一试。如想进一步了解,可参看作者在《诗锻
表1N2油和水的冷却数掲(ID90
热一热处理实践》196年第2期发表的文章。
谇火」最大冷速/最大冷速「30℃冷速/の冷却到下列温度
(4)TB/T7951的测试和评价按照TB/T7951
介质(℃?s-1)「位置/℃「ン(℃s
的时间/g
的规定,淬火介质冷却性能的参数共有7个。N32
600℃400℃200
N32油60士31530土20「71115ょ1120ょ2553
油和水的冷却性能如表3所示
水「20ょ201590t2010013163』7+3」1o3
TBMT6955-93《熟处理常用猝火介质技术要求》
艭地说,300℃的冷速在50℃/s以下可用来
的附录A中.按照TB/T7951测定了常用淬火介质的
代油,50~80℃/a可用来处理水和油都淬不好的工
冷却参数。关于有机淬火介质和无机加有机淬火介
件。80C/s以上可用来处理无机淬火介质淬不好质在低温区引起开姴的倾向未作说明,作者在研究了
的工件。最大冷速越快,最大冷速位置越高、则介附录A给出的30-200℃平均速度之后认为,平均冷
质的冷却能力就越大。冷却曲线提供的数据