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铝合金淬火炉液态淬火介质的缺点及个别分析

[来源:原创] [作者:euchains.com] [日期:13-01-28] [热度:]

铝合金淬火炉液态淬火介质缺点及个别分析

    在研究自来水作为淬火介质的两大缺点的文章中,附带提出了液态淬火介质具有两个共性的缺点。 缺点之一是:任何一种确定的液态淬火介质,都只有相当有限的适用范围,用于要求更高冷却速度的工件,将淬不硬;用于要求更低冷却速度的工件,又会淬裂。缺点之二是: 当淬火工件从高于介质的特性温度冷却下来时,往往在工件的局部区域发生冷却速度突变,因此引起很大的内应力,从而可能造成超差的淬火变形。本文将全面讨论液态淬火介质这两个共性的缺点,而重点是介绍克服第一类缺点的各种措施。

关于第一个缺点 

自来水和N32#机油的冷速曲线对比 

    某些工件油淬不硬,水淬要裂曾经是困扰热处理生产的一个难题。究其原因,普通机油和自来水都只有有限的适用范围。从冷却速度分布情况看,在自来水和普通机油之间有一个相当宽的空白地带,如图1所示。以填补这一空白为目标,通过几十年的工作,研究开发了多种油性和水性介质,基本上填补了水和普通机油之间的空白。到现在,常用的淬火介质,按冷却速度由慢到快的次序排列:使用温度较高的等温分级淬火油(热油)、普通机油、使用温度较低的等温分级淬火油(半热油)、中快速淬火油、快速淬火油,随后是高浓度的PAG淬火液、中浓度的PAG淬火液、低浓度的PAG淬火液,自来水、低浓度盐(或者碱)水等。它们都有各自的优缺点和各自的适用范围。一种淬火油是一种确定的淬火介质。同种水性淬火剂,配成不同的浓度,就是不同的淬火介质。填补自来水和普通机油之间的空白,需要这么多种不同的淬火介质!这是液态介质共性的第一个缺点所决定的。当今的高压气淬,选定一种适当的气体,通过改变气压,就可以获得从静止空冷到中等快速淬火油的不同冷却效果。相比之下,液态介质的这个缺点也实在太严重了。 

克服第一类共性缺点的措施 

    由于清水的适用范围很有限,从古至今,人们不得不去寻找各式各样的淬火介质,并摸索出多种巧妙的淬火技术,来满足不同工件的热处理要求。这方面的工作,大致可以归纳成以下几类。

    寻找或者研究开发多种不同适用范围的淬火介质,来满足不同的需要。这才有我们现在可以选用的多种淬火介质品种。 

    选择适用范围尽可能宽的淬火介质品种,而不是选择适用范围很窄的和特别专用的淬火介质。

影响淬火介质使用范围宽窄的因素,包括介质的冷却特性对液温的敏感性、对相对流速的敏感性、介质的使用温度范围宽窄,以及介质的粘度对液温的敏感性等。 

    一般说,冷却特性对液温的敏感性越大,介质的适用范围越窄。相反,冷却特性对液温的敏感性越小,介质的适用范围就越宽。这是因为,多个工件同时淬火时,位于不同部位的工件,以及同一工件的不同部位,接触的液温是不相同的。于是,液温对介质冷却特性的影响越大,淬火后工件的性能均匀性就会越差。按这一规律,盐(或者碱)水溶液的适用范围就比自来水要宽。而淬火油的适用范围比相同冷却速度范围的水溶性介质要宽。

    相对流速对冷却特性的影响越大,介质的适用范围就越窄。相反,相对流速对冷却特性的影响越小,介质的适用范围就越宽。这是因为,同时淬火时,位于不同部位的工件,以及同一工件的不同部位,与之接触的介质的相对流速是不相同的。于是,相对流速对介质冷却特性的影响越大,淬火后工件的性能均匀性就会越差。一般说,淬火油的冷却特性对相对流速的敏感性较小,而自来水的敏感性较大。PAG淬火液主要靠粘附在工件表明的聚合物膜来控制工件冷却速度,只要相对流速控制在不会冲掉那层聚合物膜的程度,流速大小对冷却特性的影响就会比自来水要小。 

    介质的使用温度范围宽是我们所希望的。使用范围宽的介质,可以在更广的范围使用,来满足不同工件的热处理要求。自来水的使用范围窄。淬火油的使用范围相对较宽。对于PAG淬火介质,浊点太低的品种使用的温度范围就很窄,而浊点相对较高的品种使用的温度范围就较宽。

    当外力使液体发生流动时,其内部分子之间会产生阻力来妨碍这种流动。这种阻力的大小就是液体的粘度。粘度是表征润滑油的流动性的主要指标。在其它条件相同时,粘度不同,液体的流动情况不同。流动情况不同,会进而影响工件获得的冷却效果。尤其是在铝合金淬火炉工件形状较复杂,或者多个工件同时淬火时,冷却效果的差别会更大些。介质的粘度越高,其实际的冷却能力就越差;相反,介质的粘度越低,其实际的冷却能力就越强。因为这一原因,在我们凭冷却特性曲线比较不同油品的冷却能力时,也应同时考虑到油的粘度的影响。 

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