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淬火油


  • 淬火油

淬火油是一种工艺用油,用做淬火介质。

油在550~650℃范围内冷却能力不足,平均冷却速度只有60~100℃/s,但在200~300℃范围内,缓慢的冷却速度对于淬火来说非常适宜。油用于合金钢及小截面碳钢淬火,既可以得到满意的淬硬性和淬透性,又可防止开裂和减少变形。为了满足热处理的工艺要求,淬火用油应具备下列特点:

①较高的闪点,以减少起火的危险;

②较低的粘度,以减少油附着在工件上造成的损失;

③不易氧化,性能稳定,以减缓老化,延长使用寿命。


中文名:淬火油

外文名:quenching oil

类  别:工艺用油

用  处:淬火介质

特  点:温度特性

分  类:普通淬火油和特种淬火油

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目录

1 特性介绍

2 淬火油分类

 普通淬火油

 高速淬火油

 光亮淬火油

 真空淬火油

3 淬火油的冷却特性


特性介绍

良好的冷却性能

冷却性能是淬火介质重要的性能,它的好坏直接影响到淬火零件的质量,良好的冷却性能可保证淬火后的零件具有一定的硬度和合格的金相组织,可以防止零件变形和开裂。

淬火介质冷却特性曲线的特征

淬火介质冷却特性曲线的特征

高闪点和燃点

淬火时,油的温度会瞬时升高,如果油的闪点和燃点较低,可能发生着火现象。因此淬火油应具有较高的闪点和燃点。通常闪点应比使用油温要高出60-80℃。

良好的热氧化安定性

淬火油长期在高温和连续作业的苛刻条件下使用,要求油品具有良好的抗氧化、抗热分解和抗老化等性能,以保证油品的冷却性能和使用寿命。

低粘度

油品的粘度与它的附着量、携带损失和冷却性能有一定的关系。在保证油品冷却性能和闪点的前提下,油品的粘度应尽可能小,这样既可以减少携带损失,又便于工件清洗。

水份含量低

油品中的过量水份会影响零件的热处理质量,造成零件软点、淬裂或变形,也可能造成油品飞溅,发生事故。因此一般规定淬火油中的含水量不超过0.05%。


其他特性

除了上述特性外,淬火油还应无毒、无味、易处理、对环境无污染,并使淬火后的工件表面光亮。

其他淬火介质连介绍

1.对淬火槽的管理

新淬火槽在使用之前要清理干净,不含水。旧淬火槽在使用之前要清除油泥、氧化皮和炭黑等杂物,不含水。加入淬火油后,要进行脱水和脱气处理。在配制淬火油和运输时,会有空气的混入。另外,还有水分在淬火油中的溶解。使用前加热到使用温度,保持一、二个班次即可。

淬火槽应该有冷却和加热装置。温度应该控制在规定的范围内,尽量使用温度不要偏高。

淬火槽应该有搅拌装置。以螺旋桨搅拌为好,其次是循环油泵,最好不用气泵。搅拌程度要适中,而且有效,使淬火区的温度均匀一致。

淬火槽应该定期清理。一般为半年到一年。平时要注意防止淬火油的污染。

2.避免使用温度过高或过低

淬火油的使用温度应该在60-80℃。有人认为,油的温度高例如120℃,则运动粘度小,流动性好,会提高冷却能力。其实运动粘度的下降引起特性温度的下降,油的温度高则工件和油温的温度梯度变小,从而降低了冷却能力。另外,温度高淬火油劣化快。

也有人认为,油的温度低例如10℃,则工件和油温的温度梯度变大,会提高冷却能力。其实运动粘度的增加,阻止淬火油的正常流动,反而降低的冷却能力。而且由于运动粘度大,工件带出淬火油也会增加。

3.不要使用机械油代替淬火油

目前,在工厂中仍然大量使用机械油代替淬火油,一方面出于成本的考虑:另一方面,是由于习惯。专用的热处理油都添加抗氧剂,大大地提高了使用寿命,为国家节省大量的能源物资。另外,专用的热处理油在产品质量、操作环境等方面都有优势。 [1] 

4.除水

淬火油中的水有三种状态:沉积的水、悬浮的水和溶解或乳化的水。沉积的水对淬火油的冷却能力影响不大。但在一定的条件下,如温度、搅拌和乳化剂等都会将沉积的水转变为溶解或乳化的水。高粘度的油中水常呈悬浮的状态。对淬火油的冷却能力有影响的是溶解或乳化的水。在运输和储存过程中,油中可能混入一些水。水在油中的溶解度很小,通常不超过0.04%(体积),而乳化剂的作用是非常强大。把这些水除去非常困难,一般可以用加热的方法将水除去。油中的水不可以通过自然沉降而完全除去,因此,要特别维护好淬火槽,不能有水的混入。

5.清除炭黑和氧化皮

炭黑和氧化皮都是吸附剂,吸附淬火油中的添加剂,加速淬火油性能的变坏。因此,定期清除炭黑和氧化皮,对淬火油的维护十分重要。在清除炭黑和氧化皮的同时,将油泥一起清除也会提高淬火油的质量

6.对淬火油的改良

淬火油在长期使用过程中性能会发生变化,消除这些负面影响的最快捷的方法是加入复合剂。加入复合剂,可以恢复和改进淬火油的冷却性能、光亮性能和抗氧化性能,加入复合剂是改造淬火油最强有力的手段,而且费用低。

7.解决好环保问题

在淬火过程中,淬火油产生的油雾以及洒落在地上的散油都对环保和人身构成危害。目前的方法是搞好通风,及时清扫地面。从长远上讲,应该对油雾进行净化处理。

条件许可时,应尽量采用较为环保的淬火油。

还有一个解决方案,就是以水代油,采用PAG或其它水溶性淬火介质部分代替淬火油。


淬火油分类

普通淬火油

一般采用各种矿物油(如全损耗系统用油)作为淬火介质。油作为淬火介质的最大优点是:相对水而言,在淬火冷却过程中,能在较高温度进入冷却速度较缓慢的对流阶段,有利于减少工件的淬火变形和开裂倾向。

普通淬火油的缺点是:

(1)油的冷却能力要比水小得多,特别是在(500 650℃)温度范围内的冷却速度不足,而此温度段又正是过冷奥氏体最不稳定的鼻尖区域。因此,使用时常需搅拌,以增加冷却能力,但有时也会增加工件变形程度。

(2)作为淬火介质的矿物油,要求具有较高的闪点。否则,在使用时着火的危险较大,安全性差。

(3)产生油烟污染环境。

(4)淬火油(包括各种新型淬火油)经长期使用后会变质,冷却能力下降,从而影响工件的淬火质量。如:淬不透、淬不硬,产生软点等。普通淬火油只适用于过冷奥氏体稳定性高、淬透性好的各类合金钢及截面小于5mm的碳钢工件淬火。

高速淬火油

高速淬火油是指那些在高温区冷却速度得到提高的淬火油。获得高速淬火油的基本途径有两种:

(1)合理选取不同类型和不同粘度的矿物油,以适当的配比相互混合,获得高速淬火油。

  (2)在普通淬火油中加入添加剂,获得高速淬火油。

高速淬火油适合于截面较大的碳钢或低合金工件,使用温度为20~80℃,温度不易太高,以防加速老化,油中严禁渗入水分,以免影响冷却效果。

光亮淬火油

光亮淬火油是一种能在可控气氛下使淬火工件表面保持光亮的淬火油。它是在矿物油中加入不同性质的高分子添加物(如光亮剂、抗氧化剂等)调制而成的。光亮淬火油的使用温度为20~80℃。油中严禁混入水分及其他油品。

光亮淬火油适用于在可控气氛下加热后钢件的淬火冷却。

真空淬火油

真空淬火油是普通淬火油经真空蒸馏、真空脱气等一系列处理后,再加入催冷剂、光亮齐和抗氧化剂等配制而成的。

它适用于轴承钢、工模具钢、结构钢及合金渗碳钢的淬火冷却。

淬火油的冷却特性

1.几种不同油品的冷却曲线和冷却速度曲线(右)

几种不同油品的冷却曲线和冷却速度曲线

几种不同油品的冷却曲线和冷却速度曲线

右图解析:

1)淬火常用的全损耗系统用油,主要包括L—ANl5油(10号机械油)、L—AN22油(20号机械油)、L—AN46油(40号机械油)和L—ANl00油(50号机械油)等。前三者适用于普通淬火,后者适用于分级淬火等。

2)中速淬火油(普通淬火油),是在全损耗系统用油中添加催冷剂、抗氧化剂、表面活性剂等调制而成的。添加剂含量一般为2.5%一3.5%(质量分数)。

3)全损耗系统用油+10%(质量分数)添加剂的淬火油,冷速界于中、快速淬火油之间。

4)快速淬火油是添加效果更好的催冷剂调制而成的。

2.真空淬火油冷却特性与真空度的关系(如右)

真空淬火油冷却特性与真空度的关系

真空淬火油冷却特性与真空度的关系

右图解析:

性能指标:50℃时的黏度为20~25mm2/s,闪点(开口)为170℃,凝固点为-10℃等。

试样:西8mm×24mm银棒。

冷却特性如下:

1)随真空度增加,真空淬火油的冷却速度也增加,特别在真空度为50kPa以上时冷却速度急剧增加。

2)真空度为26.6kPa以下时,从400℃左右开始冷却速度增加;然而,真空度为50kPa以上时,从400℃左右开始冷却速度减缓。


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