第2章水溶性淬火介质-易紧通.PDF

第2 章 水溶性淬火介质 001 静止水介质 【简介】静止水可以是自来水和蒸馏水。水介质的优点是汽化热高，传热系数较高，化 学稳定性好，很便宜。使用方便，来源广、不易变质，是冷却能力较强的淬火介质。水介质 的缺点是冷却速度随水温的变化而发生明显变化。 【淬火冷却特性】在C 曲线的“鼻子”区(500～600℃左右) ，水处于蒸气膜阶段，冷却 不够快，会形成“软点”；而在马氏体转变温度区(300～100℃) ，在沸腾阶段，冷却太快， 易使马氏体转变速度过快而产生很大的内应力，致使工件变形甚至开裂。当水温升高，水中 含有较多气体或水中混入不溶杂质(如油、肥皂、泥浆等) ，均会显著降低其冷却能力。 水介质在奥氏体不稳定区域冷却速度低，故会出现淬不硬现象。淬火件在淬火时还会产 生巨大的应力，造成开裂和变形。蒸气膜阶段长，容易产生气泡。在淬火件的凹槽和孔内蒸 汽不易逸出，造成冷却不均匀，因此易出现淬火软点。 随着温度的升高，水介质特性温度下降，工件在相同冷却温度下的冷速减小。水介质在 三个冷却阶段先后表示出先慢后快，冷速特性恰好与理想情况相反。因此，易引起淬火变形 超差与开裂。 当水温低于10℃时，就会产生较大的热应力，导致淬火件变形增大；当水温超过30℃ 左右时，工件则难以淬硬．故淬火冷却用的自来水常控制在15～30℃范围内。 为提高临界冷速，缩短蒸气膜时间，提高冷却均匀性，一般可采用上下窜动工作，使水 循环以降低蒸气膜的稳定性等。 蒸馏水的特性温度为350℃。在400 ℃时其冷速小于静止自来水，为150℃/s 。而在200 ℃时冷速与静止自来水接近。因而，蒸馏水的冷却性比自来水更差，加之成本较高，故一般 不采用蒸馏水作为淬火剂。 【主要用途】适用于小截面、形状倚单的碳素钢件的淬火，工作表面较光洁。 【使用注意事项】 ①使用时最好用搅拌或强制循环的方法，以提高冷却的均匀性，防止产生软点和变形。 ②水中不应混入灰尘、油类等杂质。 ③工作温度应≤40 ℃。 002 自来水介质 【简介】 自来水是自然界中最容易得到的廉价普通淬火剂。优点是汽化热高，传热系 数较高，使用方便，价格低、成分稳定不易变质。但冷却速度随水温的变化而发生明显变化。 该介质工作温度应不大干40 ℃。 【淬火冷却特性】 淬火冷却特性可参考“静止水介质”。自来水在奥氏体不稳定区域 冷却速度低，故会出现淬不硬现象。淬火件在淬火时还会产生巨大的应力，造成开裂和变形。 蒸气膜阶段长，容易产生气泡。在淬火件的凹槽和孔内蒸汽不易逸出，造成冷却不均，因此 易出现软点。 20mm 标准银球实验结果表明：在20 ℃时，自来水的特性温度为400 ℃。在该温度下。 介质平均冷速约为 200 ℃/s 。工件温度在高于400 ℃以上处于蒸气膜阶段，持续时间较长。 因此，淬火工件凹槽内部的蒸气膜非常稳定，难以破裂，从而致使玲却不均匀，表面易出现 软点；工件表面温度低于400 ℃以下进入沸腾阶段，冷速急剧增大。在200 ℃时冷速约为700 ℃/s 。在340℃时达到最大值约为775℃/s 。 在ISO9950 标准中没有自来水的冷却性能指标，30℃自来水的冷却性能见表2-1 。最大 冷速所在温度在不同的文献中相差较大，大约在530～630℃之间。但主要在550℃±20 ℃左 右。 表2-1 30 ℃自来水冷却却性能 最大冷速所在温度/ ℃ 300℃冷速/ （℃/s ） 最大冷却速度/ （℃/s ） 220 ±20 550 ±20 100±3 从850℃冷却下来的时间见表2-2 。 表2-2 从850℃冷却到下列温度的时间/s 600℃ 400 ℃ 200 ℃ 6 ±1 7 ±2 10±3 【主要用途】自来水一般仅使用于截面较小，形状简单的碳钢零件的淬火。 【使用注意事项】