热处理淬火油选择原则与方法

作者：王陆军

单位：格特拉克（江西）传动系统有限公司

来源：《金属加工（热加工）》杂志

1.热处理冷却曲线
热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，其中加热是为了让珠光体向奥氏体转变，保温是完全奥氏体化，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度，因冷却速度不同而分别转变为珠光体、贝氏体、马氏体或混合组织。通常淬火时希望得到马氏体，淬火之后进行回火时根据回火温度的不同分别得到回火马氏体（低溫）、托氏体（屈氏体，中溫）、索氏体（高温）。共析钢等温转变曲线如图1所示，基本反映了共析钢在不同温度下转变需要的孕育时间和转变完成时间及其转变产物。

图1 共析钢等温转变曲线图

实际热处理生产中除分级等温淬火工艺外连续冷却的情况为多。淬火需要得到马氏体组织速度必须大于临界冷却速度，零件表面冷却速度一般大于心部冷却速度。淬火油的选择原则之一：淬火既想得到马氏体，冷却速度必须大于临界冷却速度，又要考虑减少变形，防止裂纹，冷却速度必须适中，不可过大。如图2所示。

图2 共析碳钢TTT曲线与CCT曲线

2.理想淬火方法
根据钢冷却转变规律，希望在临界区域温度时冷却速度大，尽快通过C曲线的鼻子区域，以免转变成珠光体或贝氏体组织，在马氏体转变开始的危险区域，冷却速度必须慢下来以减少组织转变产生组织应力引起的变形甚至裂纹。双液淬火先在水中淬火然后转到油中冷却的道理即是如此。单液淬火即要求冷却介质具备这样的冷却特性：临界区域温度时冷却速度快，危险区域温度时冷却速度要慢下来。淬火油的选择原则之二：高温时快冷低温时慢冷，兼顾硬度与变形的要求。如图3所示。

图3 理想淬火方法示意

3.淬火油冷却曲线
热处理淬火油需要具备上述冷却性能，在临界区域温度零件冷却速度快，在危险区域温度零件冷却速度要慢下来。图4为好富顿MT355淬火油在不同油温下的冷却特性曲线，显示了试样冷却时间，冷却速度与温度的关系，表示淬火油在不同温度时的冷却能力。

4.硬度要求与变形影响
不同材料的临界冷却速度不一样，零件使用时的硬度要求也不一样，零件的精度、控制变形要求也不同，这就需要根据硬度要求和控制变形的工艺技术要求的实际情况，选择冷却速度适当的淬火油。淬火油确定选用后，通过控制原材料（零件材料和油品材料）的质量与选择调整淬火温度、油温、搅拌冷却速度与时间，入油时间等各项控制措施，结合淬火后的回火工艺，回火温度，回火时间参数试验来满足零件的硬度要求和金相组织要求，通过热处理工艺过程参数调整与控制及与机加工的冷热协调，控制热处理变形在合理范围内。

5.热处理淬火油的选择方法
前面从热处理淬火工艺出发提到淬火油选择原则：淬火油冷却性能必须在达到要求的硬度（冷却速度要求快）和绝不允许产生裂纹，控制热处理变形在合理的最小范围内（冷却速度要求慢）两者之间找到一种最佳结合，而这个矛盾的冷却速度要求是对不同温度区间提出的要求，这就为热处理淬火油的研制提供了一种方向。鉴于检测条件限制，以前在工厂的热处理生产实践中我们只能根据通用知识及经验对淬火介质作一个大致的范围选择然后用试验来验证。冷却特性仪的广泛运用正是提供了一种检测工具分析手段，为我们优化淬火油的科学选择，分析对比给予帮助。我们可以有条件检测或委外检测或要求油品公司提供淬火油冷却特性检测数据报告，为淬火油的选择提供科学依据。

根据上述方法，符合使用要求的淬火油有很多种。根据生产实际情况和公司品质政策，对符合冷却性能要求的淬火油还要进行其它技术指标对比和综合比较，从中筛选出最适合的。淬火油的稳定性与抗氧化性，冷却性能的重复性与再现性、光亮性、安全、成本都是需要考虑的因素。QB/T0001-2007，JB/T7951，SH/T0220对热处理冷却用油的运动粘度、闪点、燃点、水分、倾点、腐蚀、光亮性、饱和蒸气压（真空淬火油）、热氧化安定性、冷却性能、最大冷速、冷却时间都提出了必须满足的技术要求。

6.结语
上面介绍了淬火油的选择原则和方法。淬火油基础油，添加剂，影响冷却性能因素多，牵涉面广。而淬火是热处理过程中极其重要的环节，必须慎重选择。通过分析，比较初步确定推荐可以使用的淬火油然后辅以试验验证，同业使用效果，市场反映调查，综合考虑技术要求、安全、质量、成本等因素，最终确定淬火油的选择。