冷却介质和淬火变形.doc

冷却介质与淬火变形冷却介质与淬火变形初涉热处理工艺的人容易产生这样的认识淬火介质的冷却速度越快工件的淬火变形就越大。事实上淬火介质的选择问题不这么简单。淬火变形超差成为问题一定是在工件不淬裂且淬火硬度和淬硬层深度都能满足要求的前提下提出来的。因此任何特定条件下淬火的一种工件都有最适合它的淬火介质的冷却速度范围。过快的冷却速度会引起淬火开裂和超差的淬火变形。而过慢的冷却速度不仅不能把工件淬硬引起的淬火变形问题往往更加严重。一般说油性介质的冷却速度较慢而水性介质的冷却速度则可能很快。除了留意介质的冷却速度快慢之外使用条件和使用方法对冷却速度的影响又是一个必须重视的问题。和油性介质相比水温变化对水性介质冷却特性的影响较大。因此水性介质特别适合在单件淬火和像网带炉之类的可以将工件分撒开淬火的场合使用。而油性介质既适用于单件场合使用也适用于多件同时淬火。大量的生产实践表明在都能满足淬硬要求的条件下油中淬火后工件的淬火变形通常比水性介质中的要小热油中淬火的变形又更小。与油性介质相比采用高压气淬或者在低温盐浴中淬火的工件变形程度还更小。油中淬火变形大主要表现为变形的分散程度大。究其原因我们认为主要是工件在水性和油性介质中淬火时总要经过蒸汽膜阶段到沸腾冷却阶段的转变过程。这一缺点也被称为水性和油性介质的“特性温度问题”。用高压气淬或者在低温盐浴中淬火就不存在这种问题。详细内容可参看本刊2006年第1到6期连载的“分析和控制淬火变形问题的冷却速度带法”虽然水性和油性介质早就得到普遍应用但关于它们的冷却机理我们还不甚了解。新近的研究发现在水性与油性介质中淬火冷却时对于工件具有等效厚度表面上的一个小区域简称为“表面点”其蒸汽膜阶段的结束过程与该表面点的温度值之间并不存在唯一确定的对应关系。实验观测到的情况是在一定的温度范围内同一工件上具有同样等效厚度的众多的表面点中哪个点在什么温度时从蒸汽膜笼罩状态转变到沸腾冷却状态却是说不准的也即具有相当大的随机性。由于现在通用的有关液态介质中淬火冷却的三阶段划分的理论不能解释这样一些现象我们提出了“液态介质中淬火冷却的四阶段理论”。和现在通用的三阶段划分相比四阶段理论中增加一个“中间阶段”。正是由于中间阶段的存在才引起了所谓的特性温度问题。用四阶段理论已经开发了一些技术方法。采用这些技术不仅可以控制中间阶段出现的温度范围还可以使工件上任何特定部位在设定的时间范围内完成其中间阶段历程。把依据四阶段理论知识认识工件的淬火冷却过程并采用相关的技术方法控制工件冷却的中间阶段的淬火冷却技术称为“精细淬火冷却技术”。我们希望通过热处理行业多方面的参与和从易到难的推广应用精细淬火冷却技术能逐渐趋于完善。今后精细淬火冷却技术的应用将可能克服水性和油性淬火介质的特性温度问题。在不久的将来采用油性甚至水性介质淬火的工件其淬火变形程度很有可能减小到高压气淬和低温盐浴淬火的水平。关于四阶段理论和精细淬火冷却技术的详细内容请参看《热处理技术与装备》刊2006年第6期起并正在连续发表的10篇文章。当前锻坯等温正火已在国内热处理行业得到推广应用。和普通空冷正火相比等温正火能获得更加优良和均匀的预备组织。因此在随后的淬火或者渗碳淬火中产生的淬火变形更小。等温正火生产的关键工序是锻坯正火加热后的前期快冷。前期快冷的要求是在过冷奥氏体发生珠光体转变之前把锻坯的温度降低到