淬火油基础知识

1、SK 淬火油基础知识Oct, 2008Industrial Lubes & OEM Team目录目录1一淬火的机理二淬火油的性质、分类与指标三淬火油的组成、应用与选择四淬火过程和设备五影响淬火效果的因素一、淬火的机理2什么是热处理？什么是热处理？3 热处理过程是把金属材料加热到预定的温度800-1200，并在此温度下保持一定的时间，然后以预定的速度冷却下来的一种综合性工艺过程,包括钢的奥氏体化、淬火和回火三大主要步骤。 金属的热处理不仅可改善金属的加工工艺性能，更重要的是通过热处理可以改善其使用性能，特别是能显著提高钢的机械性能，从而增加材料的强度并能延长其使用寿命。 通过控制冷却速度可以在保

2、证获得足够硬度的情况下尽量避免金属变形。因此冷却介质（淬火油等）的特性在热处理过程中就非常重要。淬火的三个阶段淬火的三个阶段4第一阶段 蒸气膜阶段第二阶段 沸腾阶段第三阶段 对流传热阶段以上步骤完成了钢材从奥氏体到马氏体的转化。蒸汽膜阶段蒸汽膜阶段5 当高温零件进入淬火介质的最初瞬间，由于零件与淬火介质的温差很大，部分介质被气化，在零件表面立即形成很薄的一层蒸气膜，此时称为冷却的第一阶段，即蒸气膜阶段。这个阶段的冷却速度很低。热传递是以传导及辐射穿过蒸气屏障。随着冷却时间的延长，零件温度不断下降，蒸气膜稳定性也逐渐降低，最后因蒸气膜破裂而进入第二阶段。沸腾阶段沸腾阶段6 第二阶段为沸腾阶段。当

3、蒸气膜破裂并 消失以后，使淬火介质直接与零件表面接触，淬火介质就从零件上吸取大量的热量。随着淬火介质的流动，吸收了热量的介质不断逸出大量的气泡，而新的介质继续在零件周围激烈沸腾，形成沸腾阶段。这时冷却速度最大。随着零件温度不断下降，沸腾现象逐渐消失。当零件温度低于淬火介质的沸点时，沸腾现象立即消失，便转入第三阶段。对流传热阶段对流传热阶段7 第三阶段为对流传热阶段。零件经过沸腾阶段，周围淬火介质的温度与零件温度接近，而远离零件处的淬火介质温度较低。由于零件周围的淬火介质与其它地方的介质温度不同，使淬火介质产生对流现象。对流传热阶段的冷却速度较慢。淬火曲线淬火曲线冷却特性曲线冷却特性曲线8淬火的

4、三个阶段都在什么区域？时间，时间，S S温度，温度，9淬火曲线淬火曲线冷却特性曲线冷却特性曲线时间温度，10淬火曲线淬火曲线冷却特性曲线冷却特性曲线冷却速率温度，11淬火曲线淬火曲线冷却特性曲线冷却特性曲线温度，冷却速率时间二、淬火油的性质、分类与指标12淬火油应该具备的性质淬火油应该具备的性质13（1）良好的冷却特性（2）高的闪点和燃点（3）良好的热氧化安定性（4）粘度要低（5）水分含量要低（6）良好的光亮性能淬火油产品的分类（淬火油产品的分类（ISOISO国际标准）国际标准）14使用温度使用温度用用 途途ISO-LISO-L冷油淬火0-80快速淬火用普通淬火用UHAUHB温油淬火80-13

5、0快速淬火用普通淬火用UHCUHD热油淬火130-180快速淬火用普通淬火用UHEUHF高温淬火-180快速淬火用普通淬火用UHGUHH真空淬火-HUV其它淬火-UHK淬火油产品的分类（淬火油产品的分类（JIS K-2242JIS K-2242日本标准）日本标准）15种种 类类用用 途途1种1号2号易淬硬材料淬火用难淬硬材料淬火用2种1号2号120左右热浴淬火用160左右热浴淬火用3种1号2号油温150左右回火用油温200左右回火用淬火油产品的分类（淬火油产品的分类（GB 7631.1-87 GB 7631.1-87 我国标准）我国标准）16类别类别牌号牌号名名 称称用用 途途类ABCDEF普

6、通淬火油快速淬火油超速淬火油快速光亮淬火油1号真空淬火油2号真空淬火油用于小尺寸及淬透性好的材料淬火用于大、中型材料淬火用于大、中型淬透性差的材料淬火用于中型及淬透性差的材料在可控气氛下淬火用于中型材料在真空状态下淬火用于淬透性好的材料在真空下淬火类AB1号等温分级淬火油2号等温分级淬火油用于120左右热油淬火用于160左右热油淬火类AB1号回火油2号回火油用于150左右回火用于200左右回火淬火油产品质量标准淬火油产品质量标准（ SH/T0564 SH/T0564 ）类（冷淬火油）规格标准类（冷淬火油）规格标准17项项 目目普通普通淬火油淬火油快速快速淬火油淬火油超速超速淬火油淬火油快速光亮

7、快速光亮淬火油淬火油1 1号真空淬号真空淬火油火油2 2号真空淬号真空淬火油火油试验方法试验方法运动粘度（40），mm2/s 不大于闪点（开口）， 不低于燃点， 不低于水分，% 不大于倾点， 不高于铜片腐蚀（1003h），级 不大于光亮性，级 不大于饱和蒸气压（20），kPa 不高于30180200痕迹-913-26170190痕迹-912-17160180痕迹-912-30180200无-511-40170190无-5116.710-690210230无-5116.710-6GB/T 265GB/T 3536GB/T 3536GB/T 260GB/T 3535GB/T 5096附录ASH/T

8、 0293热氧化安定性粘度比(40) 不大于残炭增加值，% 不大于1.51.51.51.51.51.51.51.51.51.51.51.5SH/T 0219冷却性能 特性温度(80时)， 不低于 800400时间(80)，s 不大于 800300时间(80) ，s 不大于 特性温度(120) ， 不低于5205.0-6004.0-500585-6.0-6004.5-6005.5-5857.5-SH/T 022018淬火油产品质量标准淬火油产品质量标准（ SH/T0564 SH/T0564 ）IIII类类( (热淬火油热淬火油) )规格标准规格标准项项 目目1 1号等温分级号等温分级淬火油淬火油

9、2 2号等温分级号等温分级淬火油淬火油试验方法试验方法运动粘度（40），mm2/s 不大于闪点（开口）， 不低于燃点， 不低于水分，% 不大于倾点， 不高于铜片腐蚀（1003h），级 不大于光亮性，级 不大于20200220痕迹-51235250280痕迹-512GB/T 265GB/T 3536GB/T 3536GB/T 260GB/T 3535GB/T 5096附录A热氧化安定性粘度比(100) 不大于残炭增加值，% 不大于1.51.51.51.5SH/T 0219冷却性能特性温度(120时)， 不低于800400时间(120)，s 不大于特性温度(160) ， 不低于800400时间(1

10、60) ，s 不大于6005.0-6005.56006.0SH/T 0220三、淬火油的组成、应用与选择19淬火介质的类型淬火介质的类型20无添加剂的冷淬火油快速淬火油（添加剂的效果）热淬火介质回火油水洗性油非石油淬火剂水、化学溶液、合成聚合物溶液、盐和金属、气体淬火油的配方组成淬火油的配方组成21添加剂添加剂催冷剂催冷剂光亮剂光亮剂防锈剂防锈剂分散剂分散剂抗氧剂抗氧剂高温高温抗氧剂抗氧剂基础油基础油普通淬火油快速淬火油超速淬火油快速光亮淬火油真空淬火油等温分级淬火油回火油淬火油的应用淬火油的应用221、普通淬火油通常用于淬透性足够的材料，具有相对较慢的冷却速度，即使在低冷速下仍可获得要求的机

11、械性能。2、快速光亮淬火油主要用于保护气氛中加热工件的淬火冷却，淬火后工件表面保持光亮，可简化淬火后的工序，提高产品质量和生产效率。通常用于淬火后不再进行二次加工的小型零件，如精密仪器零件，手表及小型量刃具零件。光亮淬火油除能满足冷却性能要求外，可以防止氧化后的产物形成大的胶团粘附在零件表面，并将已经附着在零件表面的不溶物置换下来，保证淬火零件表面光亮。3、快速淬火油主要用于盐浴炉、箱式炉加热的工件或井式渗碳炉的工件的淬火冷却。用于大、中型金属零件及合金钢的淬火冷却，一个最重要的特点是在较高时提高了冷却速度，同时在较低的温度时保持了较慢的速度。快速淬火油具有优良的冷却性能和热氧化安定性，最佳使

12、用温度为3080。淬火油的应用淬火油的应用234、超速淬火油超速淬火油是一种冷却速度极快的淬火冷却介质，具有良好的淬透性能，主要解决大型零件及锻造件淬火硬度低和淬透层浅的问题。适用于汽车、轴承、矿山机械及工模具行业大型零件和淬透性差的零件加工淬火，渗碳或碳氮共渗淬火，也适用于中碳钢及其他类型的合金钢的淬火。其主要特点是500300之间的冷却速度快，有良好的淬透性。5、真空淬火油用于真空炉中加热工件的密封淬火冷却。用于轴承钢、工膜具钢、大中型航空结构钢和不锈钢等材料的真空淬火。真空热处理工艺可使工件不氧化、不脱碳、减少变形，既提高了零件寿命，又不污染环境，所以对淬火油有一些特殊要求。作为真空淬火

13、油应具备下列性能：a.具有低的饱和蒸汽压，不影响炉子真空度和对炉膛的污染；b.稳定的冷却性能，保证工件淬硬；工件淬火后表面光亮，保持产品光洁度；d.热稳定性好，使用寿命长。6、等温分级淬火油用于工件进行分级淬火冷却的一种淬火介质，主要解决那些低临界冷却速度钢及希望将变形与开裂减到最小的零件。适用于轴承钢、渗碳钢制造的轴承内外圈、精密零件和汽车齿轮、半轴等工件以及易变形零件的淬火。应具有闪点高，粘温性能好，足够的冷却能力，并具有高的抗热氧化能力。淬火油的选择因素淬火油的选择因素241、钢的临界冷却速度钢从奥氏体化温度连续冷却下来不发生珠光体（P）和贝氏体（B）组织转变而只有马氏体（M）转变的最低

14、冷却速度称之为临界冷却速度，所选择的淬火油的冷却速度必须达到或高于临界冷却速度。2、钢的淬透性淬透性好的钢可选冷却速度较低的淬火油，相反钢的淬透性较差则必须选择冷却速度高的淬火油才能保证淬硬层深及心部硬度值。由于国产钢的淬透性带较宽，应以淬透性最低的条件为准选择淬火油的冷却速度。3、淬火零件的有效截面积大小截面积越大的零件需选择冷却速度较大且对流阶段开始温度较低的淬火油，以保证零件的淬硬层深度和心部硬度，反之尺寸较小的零件为减小变形和防止开裂，宜选择对流开始温度稍高、冷却速度较慢些的淬火油。4、淬火油的冷却特性曲线每一种淬火油都具有较稳定的冷却特性，所测定的冷却特性曲线是选择淬火油的重要依据。

15、在具体针对某种钢（或几种钢）选择淬火油时，应选择Tvp温度在600700、最大冷却速度对应的温度在500600左右（即在的T.T.T或C.C.T图的“鼻子尖”位置），而对流阶段开始温度Tcp应适应零件截面积大小的要求。255、淬火油的粘度和闪点粘度和初馏点的提高，将缩短膜沸腾阶段，使沸腾阶段的开始温度趋向更高。由于沸腾阶段的热量散失在高粘度中比低在粘度中多，因此，高粘度淬火油的冷却曲线整个高于低粘度淬火油的冷却曲线。另外，由于淬火工件黏附而引起的油耗也是随着淬火油粘度的提高而增加。一般情况下冷淬火油的粘度宜低、流动性好，而热淬火油的粘度可略高一些（但在使用温度下其粘度与冷油相当或更低）。淬火油

16、的闪点应高于油的使用温度80以上，以确保安全。6、淬火油的氧化稳定性淬火油如果不能充分防止氧化，其氧化产物会在淬火工件上形成沉积物，影响后加工工序，缩短淬火油的使用寿命。因此，只有深精制的矿物油才能作为基础油，添加的抗氧剂挥发性要小，高温下不宜分解，同时与淬火零件不起反应。7、淬火油的光亮性能为了使零件淬火后获得光亮的金属表面，需选用加有表面活性剂、光亮剂的光亮淬火油，以减少后加工工序。淬火油的选择因素淬火油的选择因素四、淬火的过程和设备26淬火的过程淬火的过程27分批生产分批生产 分批生产工艺适用于较少数量且热处理过程必须变化从而适合不同形状、大小、材料的元件和最终应用的条件。在典型安装中，

17、熔炉和淬火槽并排放置；工件放置在用耐热合金制成的平盘上或篮子中，然后用在导轨上快速平稳移动的机械化上料小车从一个位置带至另一个位置。连续熔炉系统连续熔炉系统 现代生产工业广泛采用连续熔炉，它尤其适用于小型和中型元件。工件缓慢通过炉下走廊，穿过炉膛的移动速度需要选择，以便给出必要的加热程度。另外还有火焰淬火、感应淬火、压力淬火、真空淬火等方式。淬火的工艺与设备淬火的工艺与设备28渗碳气氛渗碳气氛碳氮共渗渗氮淬火设备淬火设备淬火槽在淬火槽之间输送工件的装卸设备循环油的搅拌器或泵冷却器或加热器，或两者一起，及相关的温度控制设备过滤器及去除氧化皮所需的设备储罐或贮槽预防火灾措施29五、影响淬火的因素有效地淬火有效地淬火30较厚的工件其芯部可能没有淬透，会形成较软的贝氏体或珠光体。31有效地淬火有效地淬火冷却速率的影响冷却速率的影响提高淬火介质的冷却速度可以使工件芯棒能够淬透。