热处理工艺中如何通过冷却特性选择淬火介质？

选用热处理淬火介质,一般可以通过淬火介质的不同的冷却性能来选择。比如,当我们确定应当选用快速淬火油后,具体的品种就应当根据工件特点和热处理要求从油的冷却速度分布上去选。
不管选用何种淬火介质,大致都可以按以下五条原则进行选择。
1、看钢的含碳量多少 
含碳量低的钢有可能在冷却的高温阶段析出先共析铁素体,其过冷奥氏体易发生珠光体转变的温度(即所谓"鼻尖"位置的温度)较高,马氏体起点(Ms)也较高。因此,为了使这类钢制的工件充分淬硬,所用的淬火介质应当有较短的蒸汽膜阶段,且其出现较高冷却速度的温度应当较高。相反,对含碳量较高的钢,淬火介质的蒸汽膜阶段可以更长些,出现较高冷却速度的温度也应当低些。
2、看钢的淬透性高低 
淬透性差的钢要求用冷却速度快的淬火介质,淬透性好的钢则可以用冷却速度慢一些的介质。通常,随着钢的淬透性提高,过冷奥氏体分解转变的“C”曲线会向右下方移动。所以,对淬透性差的钢,选用的淬火介质出现较高冷却速度的温度应当高些;而淬透性好的钢则低些。有些淬透性好的钢过冷奥氏体容易发生贝氏体转变,要避开其贝氏体转变,也要求有足够快的低温冷却速度。
3、看工件的有效厚度大小
如果工件的表面一冷到Ms点,就立即大大减慢介质的冷却速度,则工件内部的热量向淬火介质散失的速度也就立即放慢,这必然使工件表面一定深度以内的过冷奥氏体冷不到Ms点就发生非马氏体转变,其结果,淬火后工件只有很薄的马氏体层。由于这样的原因,当工件比较厚大时,为得到足够的淬硬深度,所用淬火介质应当有较快的低温冷却速度。而薄小的工件则可以选用低温冷却速度较慢的淬火介质。
4、看工件的形状复杂程度 
形状复杂的工件,尤其是有内孔或较深凹面的工件,为减小淬火变形或需要把内孔淬硬时,应当选用蒸汽膜阶段较短的淬火介质。这是因为,内孔或凹面内部散热较其它部位慢。工件的其它部位冷得快先进入沸腾阶段获得快冷,而内孔或凹面内仍被蒸汽膜笼罩,冷得很慢。这种冷却速度上的差异可能引起较大的淬火变形和凹面的硬度低下。解决这类问题的办法是,选用蒸汽膜阶段较短而冷却速度又较快的淬火介质。当然,适当加大内孔与凹面内的介质流动速度,也有同样的效果。相反,形状简单的工件则可以使用蒸汽膜阶段稍长的淬火介质。此外,工件的形状越复杂,冷却时的内应力就越大。据此,形状复杂的工件允许的较高冷却速度较低,而形状简单的工件允许的较高冷却速度则较高。
5、看允许的变形大小
从解决变形问题的硬度差异法推知,变形要求小的,淬火冷却中必须有较窄的冷却速度带;而允许的变形较大的,可以有较宽的冷却速度带。允许的冷却速度带宽的,采用能得到其淬火硬度要求的介质,往往就能满足变形要求。允许的冷却速度带特别窄的,必须采用能大幅度缩短工件冷却速度带的淬火方法。在能缩短工件冷却速度带的方法中,较简单和有效的是做等温(或分级)的淬火。等温分级淬火介质应当具备的特性,首先是蒸汽膜阶段短,且液温变化对冷却特性的影响小;其次是较厚大的工件应当选用冷却速度快的淬火介质,而较小的工件则应当选用冷却速度较慢的介质。
生产中要处理的工件多种多样。不同工件对淬火介质冷却特性的要求可能相容,即可以用同一种淬火介质;但也可能不相容,即找不到共同适用的淬火介质。可以根据自己实际需求来选择。
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