浸液淬火冷却技术中几个热点问题的研究与进展
淬火冷却介质及其应用技术漫谈
淬火冷却介质及其应用技术漫谈1 前言十几年来，本文作者一直工作在淬火介质及其应用技术领域。
下面介绍的是作者多年工作的一些体会、经验和部分工作成果。
首先谈谈冷却介质在淬火冷却技术领域中的地位和作用。
接着，介绍淬火介质主要品种的特点、用途和根据情况和需要选择淬火介质的原则方法，以及介质的使用维护知识和经验。
最后介绍分析和解决淬火变形问题的三要素和硬度差异法。
2 冷却介质是冷却技术的龙头和中心冷却是热处理生产的重要组成部分。
热处理的冷却包括要求缓慢冷却的退火，以空冷为主的正火，以及通过快冷来获得马氏体组织的淬火等。
其中，淬火冷却要求高、技术难度大，一直是热处理生产关注的重点。
当前，绝大多数工件的淬火都是在水性淬火介质或油中进行的，因此本文重点讨论通用型的水性和油性介质。
众所周知，如果钢件淬火冷却速度过慢，就不能获得要求的淬火硬度和淬硬层深度；而冷却速度过快，又可能引起淬裂和过深的淬硬层。
同时，淬火冷却速度过快或冷却速度不足，都可能引起工件的超差变形。
不仅如此，冷却过程中，工件的形状越复杂，不同部位温度差就越大，要得到不淬裂和没有超差变形就越难。
淬火冷却技术的第一步是选择适合的淬火介质。
一般说，合适的标准首先是在单件淬火条件下能满足热处理要求。
仅仅作单件淬火时，淬火冷却的不均匀性主要表现在同一个工件上。
通常采取选择合适的淬火介质，加上适当的淬火操作方式，特别是手工操作方式，来解决单件淬火的均匀性问题。
现1代的热处理生产则以大量、连续，以及长期不断生产为特点。
相应地，淬火冷却的不均匀性也就增加到四个方面。
第一，同一工件不同部位在淬火冷却上的差异，这是单件淬火就存在的问题。
第二，同批淬火的工件，因放置的部位不同，冷却环境不尽相同所引起的不均匀性。
第三，不同批次淬火的工件，因淬火介质的温度和相对流速变化等原因引起的不均匀性。
第四，长期生产中，因介质受污染，加上淬火介质本身的变化，所引起的不同时期的淬火效果上的差异。
淬火常见问题与解决方法与技巧
淬火常见问题与解决方法与技巧Ms点随C%的增加而降低淬火时，过冷奥氏体开始转变为马氏体的温度称之为Ms点，转变完成之温度称之为Mf点。
%C含量愈高，Ms点温度愈降低。
0.4%C碳钢的Ms温度约为350℃左右，而0.8%C碳钢就降低至约200℃左右。
淬火液可添加适当的添加剂（1）水中加入食盐可使冷却速率加倍：盐水淬火之冷却速率快，且不会有淬裂及淬火不均匀之现象，可称是最理想之淬硬用冷却剂。
食盐的添加比例以重量百分比10%为宜。
（2）水中有杂质比纯水更适合当淬火液：水中加入固体微粒，有助于工件表面之洗净作用，破坏蒸气膜作用，使得冷却速度增加，可防止淬火斑点的发生。
因此淬火处理，不用纯水而用混合水淬火。
（3）聚合物可与水调配成水溶性淬火液：聚合物淬火液可依加水程度调配出由水到油之冷却速率之淬火液，甚为方便，且又无火灾、污染及其他公害等，颇具前瞻性。
（4）干冰加乙醇可用于深冷处理容液：将干冰加入乙醇中可产生-76℃之均匀温度，是很实用的低温冷却液。
硬度与淬火速度之关联性只要改变钢材淬火冷却速率，就会获得不同的硬度值，主要原因是钢材内部生成的组织不同。
当冷却速度较慢时而经过钢材的Ps曲线，此时奥氏体转变温度较高，奥氏体会生成波来体，转变开始点为Ps 点，转变终结点为Pf点，波来体的硬度较小。
若冷却速度加快，冷却曲线不会切过Ps曲线时，则奥氏体会转变成硬度较高的马氏体。
马氏体的硬度与固溶的碳含量有关，因此马氏体的硬度会随着%C含量之增加而变大，但超过0.77%C后，马氏体内的碳固溶量已无明显增加，其硬度变化亦趋于缓和。
淬火与回火冷却方法之区别淬火常见的冷却方式有三种，分别是：（1）连续冷却；（2）恒温冷却及（3）阶段冷却。
为求淬火过程降低淬裂的发生，临界区域温度以上，可使用高于临界冷却速率的急速冷却为宜；进入危险区域时，使用缓慢冷却是极为重要的关键技术。
因此，此类冷却方式施行时，使用阶段冷却或恒温冷却是最适宜的。
热处理常见介质及问题处理
工件进行淬火冷却所使用的介质称为淬火冷却介质（或淬火介质）。
理想的淬火介质应具备的条件是使工件既能淬成马氏体，又不致引起太大的淬火应力。
这就要求在C曲线的“鼻子”以上温度缓冷，以减小急冷所产生的热应力；在“鼻子”处冷却速度要大于临界冷却速度，以保证过冷奥氏体不发生非马氏体转变；在“鼻子”下方，特别使Ms点一下温度时，冷却速度应尽量小，以减小组织转变的应力。
常用的淬火介质有水、水溶液、矿物油、熔盐、熔碱等。
● 水水是冷却能力较强的淬火介质。
来源广、价格低、成分稳定不易变质。
缺点是在C曲线的“鼻子”区（500～600℃左右），水处于蒸汽膜阶段，冷却不够快，会形成“软点”；而在马氏体转变温度区（300～100℃），水处于沸腾阶段，冷却太快，易使马氏体转变速度过快而产生很大的内应力，致使工件变形甚至开裂。
当水温升高，水中含有较多气体或水中混入不溶杂质（如油、肥皂、泥浆等），均会显著降低其冷却能力。
因此水适用于截面尺寸不大、形状简单的碳素钢工件的淬火冷却。
● 盐水和碱水在水中加入适量的食盐和碱，使高温工件浸入该冷却介质后，在蒸汽膜阶段析出盐和碱的晶体并立即爆裂，将蒸汽膜破坏，工件表面的氧化皮也被炸碎，这样可以提高介质在高温区的冷却能力。
其缺点是介质的腐蚀性大。
一般情况下，盐水的浓度为10％，苛性钠水溶液的浓度为10％～15％。
可用作碳钢及低合金结构钢工件的淬火介质，使用温度不应超过60℃，淬火后应及时清洗并进行防锈处理。
● 油冷却介质一般采用矿物质油（矿物油）。
如机油、变压器油和柴油等。
机油一般采用10号、20号、30号机油，油的号越大，黏度越大，闪点越高，冷却能力越低，使用温度相应提高。
目前使用的新型淬火油主要有高速淬火油、光亮淬火油和真空淬火油三种。
高速淬火油是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，一种是选取不同类型和不同黏度的矿物油，以适当的配比相互混合，通过提高特性温度来提高高温区冷却能力；另一种是在普通淬火油中加入添加剂，在油中形成粉灰状浮游物。
淬火的冷却方式_理论说明以及概述
淬火的冷却方式理论说明以及概述1. 引言1.1 概述淬火是金属热处理中一项重要的工艺，在材料的强度和硬度提升方面起着关键作用。
淬火的冷却方式是决定材料性能的关键因素之一。
本文旨在理论上探讨不同冷却方式对材料性能的影响，并介绍常见的淬火冷却方式及其原理。
此外，我们还将分析选择和优化淬火冷却方式时需要考虑的因素。
1.2 文章结构本文分为五个部分进行阐述，分别是引言、冷却方式的理论说明、热处理中常用的淬火冷却方式介绍、淬火冷却方式选择与优化考虑因素分析以及结论与展望。
1.3 目的本文旨在为读者提供关于淬火冷却方式及其理论基础的详细说明，并介绍常见的淬火方法。
同时，我们还将分析选取合适冷却方式时需要考虑的因素，帮助读者了解如何在实际应用中进行选择和优化。
最后，通过对当前研究现状进行总结并展望未来发展方向，我们希望激发更多的研究兴趣并推动淬火冷却方式领域的进一步突破。
2. 冷却方式的理论说明2.1 理论基础在热处理过程中，淬火是一个关键步骤，它通过快速冷却来改变材料的结构和性能。
淬火冷却方式的选择取决于材料的类型、要求以及零件尺寸和形状复杂度等因素。
不同的冷却方式具有不同的原理和效果。
2.2 不同冷却方式的原理2.2.1 油淬火油淬火是一种较为常见的淬火方式。
其原理是通过将工件迅速放入预热至适当温度的油液中，使工件表面温度迅速下降，产生快速冷却效果。
由于油具有良好的热导性能，可以快速吸收工件表面的热量，从而使得工件表面达到较高硬度，并形成均匀的组织结构。
2.2.2 水淬火水淬火与油淬火相比，具有更快的冷却速率和更高的硬化效果。
其原理是将工件浸入水中，并迅速吸收热量来进行快速冷却。
由于水具有很高的热传导性能，可以迅速从工件表面吸收热量，使工件温度迅速下降。
水淬火可以在较短时间内形成较高的硬度和均匀的组织结构，但也容易产生过快冷却引起的裂纹和变形问题。
2.2.3 高压气体淬火高压气体淬火是一种使用惰性气体（例如氮气或氦气）进行淬火的方式。
淬火冷却技术发展概况
淬火冷却技术发展概况一、淬火冷却技术发展概况淬火冷却技术作为热处理工艺过程的重要组成部分,自始至终伴随着热处理技术的发展而不断进步。
但是,由于冷却过程的复杂性和瞬间完成的特点,加之测量仪器和研究手段的局限,而使其研究水平和控制水平滞后于热处理的加热过程。
近些年来，随着测量技术、计算水平、重视程度以及对淬火质量的要求不断提高,在淬火冷却过程机制研究、过程模拟、控制冷却、新型淬火机、新型淬火介质、淬火介质评价以及冷却技术标准制订等领域取得了显著的进展。
1.淬火冷却过程计算机模拟技术20世纪70年代末,ASM组织(淬火冷却委员会)已经把计算机数值模拟作为现代热处理技术的一个重要组成部分,并把它作为保持竞争力的重要手段。
Kobasko通过模拟给出了淬火件获得最大表面压应力的时问,解决了汽车半轴用40钢代替40CrNi2Mo钢强烈淬火获得最大表面压应力的淬火工艺问题。
上海交通大学在20世纪90年代中期完成了国家自然科学基金资助的“界面条件剧变的淬火冷却过程计算机模拟与淬火工艺CAD”项目,实现了形状复杂的工件在复杂的淬火机操作过程中,温度场、相变、应力/应变的模拟。
例如:卡爪淬火冷却时温度场十分复杂，由于厚薄相差悬殊，温差很大，淬火时容易开裂，需要采用预冷温度场十分复杂,由于厚薄相差悬殊,温差很大，淬火时容易开裂,需要采用预冷→水淬→油冷或预冷→水淬→自回火等复杂的操作方法。
在相继进行的不同冷却阶段中,表面换热系数相差几个数量级,只有采用界面換热条件剧变的处j 理方法,才能较好地模拟卡爪的淬火冷却过程,才能正确地预测淬火后的组织分布和性能分布。
试验表明,模拟结果与实测结果基本基本相符，在生产用中收到了避免淬火开裂、合格率达到l00%的效果°此外,清华大学、大连理工大学等在淬火冷却过程计算机模拟方面也都进行了大量的研究工作。
实际工件的淬火冷却是一个十分复杂的过程,涉及到温度场、相变场、应力/应变场和流体场的瞬间变化和交互影响。
淬火冷却技术的研究进展(1)
~综 述~淬火冷却技术的研究进展陈乃录1、2,潘健生2,廖波1(1.燕山大学,秦皇岛066004; 2.上海交通大学、中国机械工业联合会先进热处理与表面工程技术研究中心,上海200030)摘 要:本文综述了国内外冷却技术发展概况。
分为六个部分:水溶性聚合物类淬火介质的工业应用、淬火介质性能测试技术及其评价方法、冷却过程模拟技术、控制冷却技术及特殊冷却方法、冷却技术及设备在我国的推广应用、发展趋势。
关键词:淬火介质;冷却曲线;计算机模拟;控制冷却中图分类号:TG156.32 文献标识码:A 文章编号:1008-1690(2004)03-0017-006The Progress in the Quenching TechnologyC HE N Nai-Lu1、2,PAN Jian-sheng2,LI AO B o1(1.Yanshan University,Qinghuangdao066004;2.The EngineeringTechnology Research Center of Advanced Heat Treating and SurfaceEngineering of China Mechanical Association and Shanghai Jiaotong University,Shanghai200030)Abstract:This paper summarizes the development of cooling technologies for quenching at home and abroad;and it con sists the foollo wing six parts:Commercial application of soluble polymer quenc hants,measuring and evaluating characteris tics of quenchants,computer simulation of quenching process,controllable quenching technology and some special quench ing methods,application of quenching technologies and equipments and the trend to development of the quenching tec hn ology.Key Works:quenchant;cooling curve;computer simulation;controllable quenching淬火冷却技术作为热处理工艺过程的重要组成部分,自始至终伴随着热处理技术的发展而不断进步。
淬火常见问题与处理方法
淬火常见问题与处理方法Ms点随C的增加而降低淬火时，过冷沃斯田体开始变化为麻田散体的温度称之为Ms点，变化完成之温度称之为Mf点。
C含量愈高，Ms点温度愈降低。
0.4%C碳钢的Ms温度约为350℃左右，而0.8%C 碳钢就降低至约200℃左右。
淬火液可添加适当的添加剂1、水中加入食盐可使冷却速度加倍：盐水淬火之冷却速度快，且不会有淬裂及淬火不均匀之现象，可称是最理想之淬硬用冷却剂。
食盐的添加比例以重量百分比10%为宜。
2、水中有杂质比纯水更适合当淬火液：水中加入固体微粒，有助于工作表面之洗净，破坏蒸汽膜作用，使得冷却速度加快，可防止淬火斑点的发生。
因此淬火处理，不用纯水而用混合水之淬火技术是很重要的技巧。
3、聚合物可与水调配成水溶性淬火液：聚合物淬火液可依加水程度调配出由水到油之淬火液，甚为方便，且又无火灾、污染及其他公害之虞，颇具前瞻性。
4、干冰加乙醇可用于深冷处理溶液：将干冰加入乙醇中可产生-76℃之均匀温度，是很实用的低温冷却液。
硬度与淬火速度之关联性只要改变钢材淬火冷却速率，就会获得不同的硬度值，主要原因是钢材内部生成的组织不同。
当冷却速度较慢时经过钢材的Ps曲线，此时沃斯田体变化温度较高，沃斯田体会生成波来体，变化开始点为Ps点，变化结点为Pf 点，波来体的硬度较小。
若冷却速度加快，冷却曲线不会切过Ps曲线时，则沃斯田体会变化成硬度较高的麻田散体。
麻田散体的硬度与固溶的碳含量有关，因此麻田散体的硬度会随着C含量之增加而变大，但超过0.77%C后，麻田散体内的碳固溶量已无明显增加，其硬度变化亦趋于缓和。
淬火与回火冷却方法之区别淬火常见的冷却方式有三种，分别是：连续冷却、恒温冷却、阶段冷却。
为降低淬火过程中淬裂的发生，临界区域温度以上，可使用高于临界冷却速率的急速冷却为宜：进入危险区域时，使用缓慢冷却是极为重要的关键技术。
因此，此类冷却方式施行时，使用阶段冷却或恒温冷却（麻回火）是最适宜的。
水基淬火液的常见问题及应用
1.环保安全。 这一点不用说大家也能够明白，水性的产品本身就比油性产品安全环保，使用浓度 一般是原液的 5%-20%之间，剩下都是水，所以不会象油淬时起火、 冒烟。 有些热处理 厂工件大，油淬每次下去后浓烟滚滚，火苗窜很高，易发生火灾。 事实上，这种原因 造成重大火灾在国内外不胜枚举。使用本品决不会起火、冒烟。有效克服油的缺点。 2.成本低、经济实惠。 油价上升，越来越显示出其优势，以 32#机械油为例，现价在 8800 元左右。 本品虽总 价高，但是一般可以按 1：15-1：4 兑水使用，平均下来，就大大低于油的价格。 3. 比热值较高。 其比热值与水比热 溶相近，浓度与比热溶成正比，比油要高很多，这一特点能为热 处理厂解决大问题。 有好些用户由于从油换到淬火剂，结果干的工件单体重量比以前 大很多，日常处理量也多多了。 4.工件硬度高，变形量减少。 对很多材质和各种类型工件，油改用淬火剂，硬度普遍提高 2HRC，变形量减少。 某链 条厂链片用 32#机械油淬火,硬度 52HRC，回火硬度 44HRC，拉断力 20 千牛，韧性断 裂，用本 淬火剂，淬火硬度 55HRC， 回火硬度 45HRC，拉断力 20.2 千牛 ，韧 性断 裂， 多方面性能都好于油淬。 5. 容性强、防腐耐用性能要好得多。 PAG 类水性淬火剂比聚乙烯醇淬火剂化学忍耐性能要好很多，混入小量的酸、 碱、 盐， 杂质影响不太大，并不会立即变质，不象聚乙烯醇，特易变质。 以上分析可见，PAG 淬火剂实为质量可靠，价格低廉，安全环保的一种新型淬火介质 ， 值得大力推广应用。
•
生产 PAG 水性高分子聚醚，通过控制工艺条件可以获得不同 PAG 淬火性，不同 PAG 淬 火性能也不同。本公司主要使用三种，牌号分别是 CL-408A，408B，408C 水性淬火剂， 用 VIF 冷却速度测定仪测得以下数据 (同浓度(10%)、同液温(30℃))，由表 2 可见整
淬火常见问题与解决方法与技巧
淬火常见问题与解决方法与技巧Ms点随C%的增加而降低淬火时，过冷奥氏体开始转变为马氏体的温度称之为Ms点，转变完成之温度称之为Mf点。
%C含量愈高，Ms点温度愈降低。
0.4%C碳钢的Ms温度约为350℃左右，而0.8%C碳钢就降低至约200℃左右。
淬火液可添加适当的添加剂（1）水中加入食盐可使冷却速率加倍：盐水淬火之冷却速率快，且不会有淬裂及淬火不均匀之现象，可称是最理想之淬硬用冷却剂。
食盐的添加比例以重量百分比10%为宜。
（2）水中有杂质比纯水更适合当淬火液：水中加入固体微粒，有助于工件表面之洗净作用，破坏蒸气膜作用，使得冷却速度增加，可防止淬火斑点的发生。
因此淬火处理，不用纯水而用混合水淬火。
（3）聚合物可与水调配成水溶性淬火液：聚合物淬火液可依加水程度调配出由水到油之冷却速率之淬火液，甚为方便，且又无火灾、污染及其他公害等，颇具前瞻性。
（4）干冰加乙醇可用于深冷处理容液：将干冰加入乙醇中可产生-76℃之均匀温度，是很实用的低温冷却液。
硬度与淬火速度之关联性只要改变钢材淬火冷却速率，就会获得不同的硬度值，主要原因是钢材内部生成的组织不同。
当冷却速度较慢时而经过钢材的Ps曲线，此时奥氏体转变温度较高，奥氏体会生成波来体，转变开始点为Ps 点，转变终结点为Pf点，波来体的硬度较小。
若冷却速度加快，冷却曲线不会切过Ps曲线时，则奥氏体会转变成硬度较高的马氏体。
马氏体的硬度与固溶的碳含量有关，因此马氏体的硬度会随着%C含量之增加而变大，但超过0.77%C后，马氏体内的碳固溶量已无明显增加，其硬度变化亦趋于缓和。
淬火与回火冷却方法之区别淬火常见的冷却方式有三种，分别是：（1）连续冷却；（2）恒温冷却及（3）阶段冷却。
为求淬火过程降低淬裂的发生，临界区域温度以上，可使用高于临界冷却速率的急速冷却为宜；进入危险区域时，使用缓慢冷却是极为重要的关键技术。
因此，此类冷却方式施行时，使用阶段冷却或恒温冷却是最适宜的。
淬火冷却技术的发展趋势和前景展望
淬火冷却技术的发展趋势和前景展望淬火冷却技术的发展趋势和前景展望淬火冷却技术是一种通过控制金属的加热和冷却过程，使其获得理想的机械性能和组织结构的方法。
随着材料科学和制造技术的不断发展，淬火冷却技术也在不断演进和改进。
本文将从不同方面来展望淬火冷却技术的发展趋势和前景。
首先，淬火冷却技术的发展趋势之一是向更高效节能的方向发展。
过去，常见的淬火冷却方法包括水淬、油淬和气体淬火等，这些方法虽然有效，但也存在能源消耗大，冷却速度难以控制等问题。
而如今，随着新型材料的涌现和热处理设备的进步，人们开始研究开发更加高效节能的淬火冷却技术。
例如，使用高压气体喷射淬火可以实现快速冷却的同时，减少能源消耗。
此外，利用磁场等外部条件来改变金属的淬火过程，也是一种研究热点，有望实现淬火冷却的能效提升。
其次，淬火冷却技术的发展趋势还包括智能化和自动化的方向。
随着人工智能和自动化技术的飞速发展，淬火冷却过程也可以更加智能化和自动化。
通过传感器和控制系统的应用，可以实现对淬火过程中的温度、压力和冷却速度等参数的实时监测和调节。
这不仅可以提高淬火冷却的精确度和一致性，还可以减少人为操作的错误和不确定性，提高工作效率和生产质量。
此外，淬火冷却技术的前景还与热处理工艺的发展紧密相关。
热处理是制造业中重要的工艺环节，对于提高材料的性能和延长零部件的使用寿命具有重要作用。
而淬火冷却技术作为热处理的关键环节之一，其发展与热处理工艺的进步密不可分。
随着先进材料和新型合金的不断涌现，对淬火冷却技术的要求也越来越高。
未来，淬火冷却技术有望在高温合金、钢铁材料和复合材料等领域发挥更加重要的作用。
综上所述，淬火冷却技术在不断发展和改进中，其发展趋势和前景主要体现在高效节能、智能化和自动化以及与热处理工艺的紧密结合等方面。
随着科学技术的不断进步，淬火冷却技术有望在多个领域发挥更加重要的作用，为制造业的发展和产品的质量提升做出贡献。
淬火冷却技术在航空航天领域的应用
淬火冷却技术在航空航天领域的应用淬火冷却技术在航空航天领域的应用淬火冷却技术是一种应用广泛的热管理技术，它在航空航天领域有着重要的应用。
本文将逐步探讨淬火冷却技术在航空航天领域的应用。
第一步，了解淬火冷却技术的基本原理。
淬火冷却技术是一种通过快速冷却材料的方法，以降低材料的温度并提升其性能。
在航空航天领域中，这种技术可以用于冷却各种热源，如发动机、导弹、航空电子设备等。
第二步，研究淬火冷却技术的主要应用领域。
在航空航天领域中，淬火冷却技术可应用于以下方面：1. 发动机冷却：航空发动机是飞机的核心部件，其工作温度较高。
淬火冷却技术可用于发动机叶片的冷却，以提高其寿命和性能。
通过在叶片表面构建导热通道，并通过循环流动冷却剂来快速冷却叶片，可以有效降低叶片的温度。
2. 导弹冷却：导弹在飞行过程中会产生大量的热量，需要通过冷却来保持其性能。
淬火冷却技术可应用于导弹的热保护系统，通过快速冷却导弹表面来降低其温度并保护导弹内部装置。
3. 航空电子设备冷却：航空电子设备在工作过程中会产生大量热量，需要进行有效冷却。
淬火冷却技术可用于冷却电子设备，通过传导和对流的方式，将热量快速引导到散热器，并通过冷却剂的流动来降低设备的温度。
第三步，探讨淬火冷却技术的优势和挑战。
淬火冷却技术在航空航天领域的应用具有以下优势：快速冷却速度、高效降温效果、精确控制温度等。
然而，淬火冷却技术也面临一些挑战，如冷却剂的选择、冷却系统的设计和成本等。
第四步，总结淬火冷却技术在航空航天领域的应用前景。
随着航空航天领域的不断发展，对热管理技术的需求也越来越高。
淬火冷却技术作为一种高效的热管理技术，具有广阔的应用前景。
未来，随着材料科学和工程技术的不断进步，淬火冷却技术将在航空航天领域有更多的应用，并为航空航天领域的发展做出重要贡献。
综上所述，淬火冷却技术在航空航天领域有着广泛的应用。
通过了解其基本原理、研究其应用领域、探讨其优势和挑战，我们可以看到淬火冷却技术在航空航天领域的重要性和潜力。
淬火冷却过程中的热交换机制解析
淬火冷却过程中的热交换机制解
析
淬火冷却过程中的热交换机制解析
淬火是一种金属加工过程，通过迅速冷却热处理金属，使其获得更高的硬度和强度。
在淬火过程中，热交换起着非常重要的作用，它能够有效地冷却金属并调节温度，以确保金属的理想性能。
淬火过程中的热交换主要通过两种机制实现：对流和传导。
对流是指通过流体的运动来传递热量，而传导是指热量通过物质的直接接触传递。
首先，当金属从高温加热到较高温度时，热量主要通过对流传递。
在淬火过程中，金属通常被浸入水或油中，这些流体能够快速吸收金属的热量。
当金属置于冷却介质中时，流体会形成对金属表面的薄膜，增加了金属与冷却介质之间的接触面积，从而加快了热量传递的速度。
同时，流体的流动还能够将热量带走，保持金属表面的一致冷却速度，并防止热量在金属内部积聚。
其次，金属内部的热量传递主要通过传导机制实现。
当金属表面与冷却介质接触后，表面的温度会迅速下降，而内部的温度仍然较高。
这种温度差会引起金属内部的热量传导，使热量从高温区域向低温区域
传递。
传导的速度取决于金属的导热性能以及温度差的大小。
因此，在淬火过程中，金属的导热性能对于整个热交换过程至关重要。
总结起来，淬火过程中的热交换主要通过对流和传导两种机制实现。
对流通过流体的运动来传递热量，快速吸收金属的热量并带走热量，以实现金属的快速冷却。
传导通过金属内部的温度差引起热量传导，使热量从高温区域向低温区域传递。
这些热交换机制的协同作用确保了金属在淬火过程中的均匀冷却，从而使其获得更高的硬度和强度。
快速冷却技术在金属材料制备中的应用研究
快速冷却技术在金属材料制备中的应用研究自工业化以来，金属材料已经成为人类生活中必不可少的材料之一。
无论是在制造汽车、飞机、火箭等高科技产业，还是在日常生活用品制造中，都需要使用金属材料。
因此，人们一直在探索如何制备出具有优异性能的新型金属材料。
快速冷却技术正是其中重要的一种技术手段，它能够改善金属的组织结构和性能，提高材料的硬度和韧性，使得材料的应用范围更加广泛。
一、快速冷却技术的原理与研究进展快速冷却技术又称为淬火技术，它是在加热处理后将金属材料迅速冷却到室温或低温的一种处理方法。
其基本原理是通过很短的时间内将超过临界温度的金属材料迅速冷却到室温以下，使得材料组织结构中的晶粒尺寸变小，同时产生大量的局部应变和相变，从而获得优异的力学性能。
目前，快速冷却技术在金属材料制备领域已经取得了很多重要的成果。
其中较为典型的应用就是在钢材制备中，通过快速冷却可以制备出高强度、高塑性、高韧性的奥氏体钢；在镁合金、铝合金、铜合金等材料的制备中，快速冷却技术也能够大幅度改善材料组织结构和性能。
此外，快速冷却技术还在金属材料热加工、表面强化等领域得到了广泛应用。
随着科学技术的迅猛发展，快速冷却技术在金属材料制备上的应用前景越来越广阔。
二、快速冷却技术的应用现状与发展方向快速冷却技术已经被广泛应用于各种金属材料的制备过程中，将是未来金属材料制备领域中的重要技术手段之一。
虽然目前的应用成果较为显著，但还有一些问题亟待解决。
一是如何提高快速冷却技术的效率，避免出现“过冷”现象。
目前，快速冷却技术在实际生产应用中常常会出现超过一定温度范围的“过冷”现象，这会严重影响金属材料的组织结构和性能。
因此，提高快速冷却技术的效率，避免“过冷”现象，成为应用发展中需要解决的问题之一。
二是如何算法模拟快速冷却的过程，更好地指导制备。
快速冷却的过程涉及多种物理学和化学物理学现象，涉及到多种材料特性。
因此，在快速冷却技术的使用中，如何更好地模拟快速冷却的过程，提高材料制备的准确性和可控性，也是一个重要的问题。
淬火液浓度检测方法改进建议
淬火液浓度检测方法改进建议引言淬火液是一种常用的金属材料加工过程中必不可少的介质，它对金属材料的性能调控起着至关重要的作用。
而淬火液的浓度是评判其质量的重要指标之一。
目前，淬火液浓度检测方法存在一些问题，本文将针对这些问题提出改进建议。
现状分析目前常见的淬火液浓度检测方法有电导率法、比重法和化学分析法等。
然而，这些方法在实际应用中存在一些不足之处。
首先，电导率法对淬火液浓度的检测精度较低。
在实际应用中，电导率法容易受到杂质的干扰，导致检测结果的误差较大。
其次，比重法对淬火液浓度的检测需要依赖于高精度的天平和试剂，而这些设备和试剂成本较高，对实际生产造成了一定的经济负担。
最后，化学分析法虽然具有较高的准确性，但操作复杂、需要实验室条件，无法在生产现场即时进行浓度检测。
改进建议为了解决上述问题，提高淬火液浓度检测的准确性和快捷性，我提出以下改进建议：1. 引入光谱法光谱法是一种无损检测方法，利用淬火液中特定元素的光谱特征来推测浓度。
通过光谱仪器，可实现快速、准确的浓度检测，且不受杂质干扰的影响。
这种方法不仅具有高精度和实时性的特点，还能够提供更多的检测信息。
2. 开发智能检测仪器通过引入人工智能技术，开发智能淬火液浓度检测仪器。
这种仪器可以根据历史数据和模型算法，对淬火液浓度进行预测和校正。
智能检测仪器还可以自动记录和分析数据，提供数据可视化和报表输出，方便生产管理和分析。
3. 推广便携式检测设备传统的淬火液浓度检测设备体积庞大、操作繁琐，限制了其实时性和移动性。
因此，推广便携式淬火液浓度检测设备，方便在不同工作场景中快速进行检测。
这样可以有效提高测试效率，减少生产中断时间。
4. 加强培训和宣传改进淬火液浓度检测方法不仅需要优化设备和技术手段，还需要加强员工的培训和宣传。
让操作人员熟悉并掌握新的检测方法，提高操作的标准性和准确性。
同时，还应当加强对淬火液浓度重要性的宣传，以增强全员的意识和重视程度。
水基淬火剂所面临的问题，如何解决？
水基淬火剂所面临的问题，如何解决？无忧金相提供金属材料各项理化检测。
1篇原创内容公众号PAG淬火液的基本特性及其溶解过程图1 分子式PAG在水中的溶解为物理过程。
第一步：指PAG克服自身分子间的相互作用力从其表面扩散到水溶剂中的过程，这一过程是吸收热量的过程。
如图2所示。
图2 第一步第二步：PAG分子醚键中的氧通过孤对电子与水分子形成氢键，PAG分子与水分子发生水合作用过程中释放出多余的能量形成稳定的溶剂化物，而多余的能量以热能的形式释放使得溶液整体温度升高，如图3所示。
图3 第二步淬火过程及PAG冷却介质可能发生的反应淬火过程中淬火液所遇到的问题及解决建议意大利瑟肯渗碳防渗涂料3.细菌滋生问题水基淬火液不同于淬火油，由于聚合物淬火剂本身有机物质的属性，使其不得不面对严峻的细菌滋生困扰，德州思科研究发现，并非某些种类的杀菌剂能够完全解决这一问题，需要从淬火液整体配伍体系综合考虑，抵抗细菌滋生，增强稳定性。
细菌的滋生则会对淬火液产生十分不良影响，是其冷却性能不稳定的开始，主要危害有以下几点：（1）细菌以有机物为原料并催化其发生化学反应，改变加速聚合物水基淬火剂的老化，缩短淬火介质的使用寿命。
（2）使对流阶段的冷速加快，导致淬火质量不稳定。
（3）可能阻塞过滤系统，影响系统的正常工作。
（4）细菌的滋生可能会改变聚合物水基淬火剂的pH值以及消耗介质中的防锈剂，因而影响淬火剂的冷却性能。
（5）细菌的滋生会产生难闻的气味，危害周围环境和操作者的皮肤。
为了防止细菌滋生，应该从以下几方面来入手：第一，选用品质稳定的淬火介质。
目前市场上生产水溶性淬火剂的厂家众多，品质千差万别，多了解一些使用客户的应用状态，确保选用的淬火液具有良好的冷却性能。
第二，一旦出现问题找专业的厂家解决，切不可道听途说，加些不该加的物质会适得其反。
例如：淬火液PH值降低，加碱是有些厂家常用的手段，但是碱很容易和PAG物质反应，改变PAG结构，影响冷却性能。
淬火冷却技术
淬火冷却技术淬火冷却技术是指钢在临界点AC1或AC3以上，经适当的保温快速冷却，以获得预期的组织和性能的技术。
淬火处理的实质就是通过适度调整和控制淬火介质的流速、温度以调整和控制淬火试件的温度场、显微组织场和内应力（应变）场，使得试件获得所需要的组织、性能和较小的残余应力及残余形变。
生产实践表明，淬火过程是热处理过程中返修率最高和废品率最高的工序，是热处理质量控制中最难掌握的环节，它涉及到试件的温度场、显微组织场和内应力（应变）场和介质的流场等，测量和理论分析难度都很大。
淬火过程是一个各种场相互耦合的复杂过程，要在理论上求解各场量的解析解是非常困难的，甚至是不可能的。
因此，淬火过程的深入研究对工程实际大有重要的指导意义，利用计算机进行数值模拟有助于淬火工艺设计，便于选择合适的淬火工艺调整方案，可以大大减少试验量，具有一定的实用价值，已成为当今热处理领域的研究热点之一。
风冷具有温度和湿度常常是变化不定的特点；雾冷的特点是导热性能不稳定和热能挥发出现紊流现象；水冷的特点是水不易挥发，状态不稳定，可能导致热处理不够或过度，喷水时间稍长就容易引起淬火部位出现马氏体组织，但是水的导热性能比雾气好。
如果热处理不当，残余应力比较大，出现开裂现象，或者硬度不够。
因为喷风冷却速度波动范围较小，对重轨表面状态不敏感，人为影响因素少，可以保证淬火钢的重轨质量，目前国际上已普遍采用风冷淬火技术，国内的大部分淬火生产线已改建为风冷淬火线。
经过改造后，重轨的质量大大地提高，硬度、强度比以前有了很大的提高。
因此，有必要研究风冷淬火下温度场和应力场的分布规律，以便为实际生产做出科学的指导。
喷水冷却会使重轨冷却的速度过快，可以保持较高的生产率。
但是喷水冷却会使轨端金相组织发生马氏体转变，自温回火后最终组织为回火索氏体和贝氏体。
这种混合组织会在重轨踏面以下形成白线层，因而脆性较大。
在火车车轮反复冲击、辗压的过程中，踏面下的白线层会整层地破裂，从而导致重轨的脱层。
液态介质中淬火冷却的四阶段理论
工件在水性介质中淬火，有时会听到爆炸声响。
本项研究工作是从探讨这种声响的产生原因开始的。
通过试验和研究，对爆炸声响的产生提出了一种解释。
试验中发现了几种用当前通行的液体介质中冷却的三阶段（蒸汽膜阶段、沸腾阶段和对流阶段）理论[1]无法解释的现象。
为解释这些现象，本文提出了液体淬火介质中淬火冷却的四阶段理论。
一对爆炸声响产生原因的初期分析经过分析，把此项研究观测的内容归结成两个：一个是完整蒸汽膜保持稳定的条件；另一个是蒸汽膜阶段的结束过程。
对这两个内容做了如下分析：1、在完整蒸汽膜阶段，是工件表面向外散失的热量使周围的液态介质变成了蒸汽，且形成的蒸汽足以使蒸汽膜保持完整。
是蒸汽膜把液态介质和工件表面分隔开，如图1a)。
因此，粗略地说，能使蒸汽膜保持稳定的条件是：从工件侧进入气液界面的热量Q1，多于、等于从气液界面向液相侧散失的热量Q2,如图1b)。
进而可以得出这样的关系：当Q1＝Q2时，蒸汽膜厚度保持不变。
当Q1 > Q2时，蒸汽膜厚度会增大。
当Q1 < Q2时，蒸汽膜厚度会减小。
a）蒸汽膜把球体和液态介质分隔开b）气液界面的热量收支Q1和Q2图1 完整蒸汽膜的稳定性分析影响这种关系的重要因素有：工件表面温度高低、介质的沸点高低和饱和蒸汽压大小、气液界面液态侧的温度梯度大小，以及气液界面能（或者表面张力）高低等。
其中，气液界面能大小不太引人注意。
但是，众所周知，要费一点力气才能把肥皂泡吹大。
但停止吹气后，如果不堵着吹气口，肥皂泡就会把里面的空气压出来。
这是肥皂泡膜的表面张力引起的附加压力使泡内的气压高于外面气压的缘故。
由于气液界面的表面张力，蒸汽膜内的气压高于膜外的液压。
气液界面张力越大，内部气压也就越高。
只有更高的表面温度，才能烤出更多的蒸汽来形成更厚的蒸汽膜。
因此，在其它条件相同时，气液界面张力越大，蒸汽膜就越薄；相反，气液界面张力越小，蒸汽膜就越厚。
为了排除工件形状因素的影响，本文选定均匀球体为研究对象。
淬火冷却技术
淬火冷却技术在研究自来水作为淬火介质的两大缺点的文章中，附带提出了液态淬火介质具有两个共性的缺点。
缺点之一是：任何一种确定的液态淬火介质，都只有相当有限的适用范围，用于要求更高冷却速度的工件，将淬不硬；用于要求更低冷却速度的工件，又会淬裂。
缺点之二是：当淬火工件从高于介质的特性温度冷却下来时，往往在工件的局部区域发生冷却速度突变，因此引起很大的内应力，从而可能造成超差的淬火变形。
本文将全面讨论液态淬火介质这两个共性的缺点，而重点是介绍克服第一类缺点的各种措施。
一关于第一个缺点自来水和N32#机油的冷速曲线对比某些工件“油淬不硬，水淬要裂”曾经是困扰热处理生产的一个难题。
究其原因，普通机油和自来水都只有有限的适用范围。
从冷却速度分布情况看，在自来水和普通机油之间有一个相当宽的空白地带，如图1所示。
以填补这一空白为目标，通过几十年的工作，研究开发了多种油性和水性介质，基本上填补了水和普通机油之间的空白。
到现在，常用的淬火介质，按冷却速度由慢到快的次序排列：使用温度较高的等温分级淬火油（热油）、普通机油、使用温度较低的等温分级淬火油（半热油）、中快速淬火油、快速淬火油，随后是高浓度的PAG淬火液、中浓度的PAG淬火液、低浓度的PAG淬火液，自来水、低浓度盐（或者碱）水等。
它们都有各自的优缺点和各自的适用范围。
一种淬火油是一种确定的淬火介质。
同种水性淬火剂，配成不同的浓度，就是不同的淬火介质。
填补自来水和普通机油之间的空白，需要这么多种不同的淬火介质！这是液态介质共性的第一个缺点所决定的。
当今的高压气淬，选定一种适当的气体，通过改变气压，就可以获得从静止空冷到中等快速淬火油的不同冷却效果。
相比之下，液态介质的这个缺点也实在太严重了。
二克服第一类共性缺点的措施由于清水的适用范围很有限，从古至今，人们不得不去寻找各式各样的淬火介质，并摸索出多种巧妙的淬火技术，来满足不同工件的热处理要求。
这方面的工作，大致可以归纳成以下几类。
齿轮淬火冷却中的质量问题及其解决办法
齿轮淬火冷却中的质量问题及其解决办法不管是渗碳淬火、碳氮共渗淬火、感应加热淬火还是整体加热淬火，齿轮淬火冷却过程可能出现的热处理质量问题主要有：1、淬火后硬度不足、淬火状态硬度不均、淬火硬度深度不够；2、淬火后心部硬度过高；3、淬火变形超差4、淬火开裂5、油淬后表面光亮不够。
热处理工序中出现的这类质量问题往往与齿轮的材质、前处理、淬火加热和淬火冷却有关。
在排除材质、前处理和加热中的问题后，淬火介质及相关技术的作用就特别突出了。
事实上近年来对淬火冷却的研究也证明在改进和提高热处理质量的工作中，最值得注意的正是淬火冷却。
淬火冷却大多是在液体介质中进行的。
齿轮淬火用的通常是淬火油、水溶性淬火介质和自来水。
因此下面将首先分析齿轮淬火冷却可能出现的以上质量问题与所用淬火介质的特性和用法的关系，并指出解决不同问题所需淬液的冷却速度分布特点。
随着简单介绍常用淬火介质的冷却速度分布特点和选用时的注意事项。
一、淬火冷却中常见质量问题有：1、硬度不足与硬化深度不够淬火冷却速度偏低是造成齿轮淬火硬度不足、硬度不均和硬化深度不够的主要原因，但是根据实际淬火齿轮的材质、形状大小和热处理的要求不同，以可以分为高温阶段冷速不足、中低温阶段冷速不足及及低温阶段冷速不足等不同情况。
比如对于中小齿轮，淬火硬度不足往往是中高温阶段冷速足所致，而模数大的齿轮要求较深淬硬层时，提高低温冷却速度就非常必要了。
对于淬火用油，一般来说，油的蒸气膜阶段短、中温冷速快，且低温冷却速度快，往往能获得高而且均匀的淬火硬度和足够的淬硬深度，工件装挂方式对淬火冷却效果也有明显影响。
要使淬火油流动通畅，并配备和使用好搅拌装置，使淬火油充分循环冷却，才能得到更好的效果。
提高所用淬火介质的低温冷却速度往往可以增大淬硬层深度。
在渗层碳浓度分布相同的情况下，采用低温冷却速度更高的淬火油，往往获得更深的淬火硬化层，如果淬火硬化层过深，常常在使用中断齿，解决办法是降低淬火油低温冷却速度。
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随着人们对水溶性聚合物淬火介质认识的加深、冷却过程工艺控制水平的提高以及控时浸淬技术的推广应 用，水溶性聚合物淬火介质将有广阔的应用前景。
４、控制冷却技术及特殊冷却方法
４ １控时浸淬技术（ＩＴＯＳ）
控时浸滓系统（ＩＴＱＳ）是采用计算机控制冷却过程的浸淬时问和搅拌强度，在避免开裂的前提下，达 到获得高的力学性能和尽可能小的畸变的目的。具体方法是在浸淬初始阶段通过强烈搅拌提供足够高的冷
却强度，当心部温度接近Ｍｓ点时，降低或停止搅拌。控时浸淬系统的技术关键是确定达到Ｍｓ点的时间， 对于采用水溶性聚合物淬火介质的控时浸淬系统还应确定出淬火件的总浸淬时间，以避免因过冷而产生开 裂。由于控时浸淬系统的采用，扩大了水溶性聚合物淬火介质的应用范围，也使得中碳合金钢采用水溶性
浸液淬火冷却是目前热处理领域应用最为广泛的方法，同时它也是存在问题最多、研究难度最大的领 域之＋，它已成为目前热处理界研究的热点问题之一。但是，由于浸液淬火冷却过程的复杂性和具有瞬问 完成的特点，加之测量仪器和研究手段的局限，而使其研究和控制水平滞后于热处理的加热过程。近十年， 随着测量技术、计算水平、重视程度以及解决工程问题迫切性的提高，在新型淬火介质、淬火介质评价、 淬火冷却过程机理研究、过程模拟和控制冷却等领域取得了显著的进展。
３ ２冷却过程的模拟
ＡＳＭ组织已经把数值模拟作为现代热处理技术的一个重要组成部分，并把它作为保持竞争力的重要 手段”“。Ｋｏｂａｓｋｏ通过模拟给出了淬火件获得最大表面压应力的时间，解决了汽车半轴采用４０钢替代 ４０ＣｒＮｉ２Ｍｏ强烈淬火获得最大表面压应力的淬火工艺问题［４”。Ｃｌｅｍｅｎｔｓ在工件硬度和应力模拟方面得到了 与试验相吻合的结果”Ｊ。上海交通大学在冷却过程的模拟方面进行了大量的工作，解决了许多工程问题， 如通过对淬火冷却过程模拟，解决了卡抓、锚环的淬火开裂问题和冷轧辊获得合理应力场问题［４５－４８】。清华 大学在淬火冷却过程数值模拟方面也进行了大量的研究工作【４９】。
通过对冷却曲线的分析，可以较好的了解介质的特性。但是对于多数淬火介质，尤其是水溶性聚合物 类淬火介质，在静态下无法发挥其性能，而且在实际淬火过程中几乎所有淬火介质都是在搅拌状态下工作， 因此测量搅拌状态Ｆ介质的冷却能力是实际工程的需要。对此，１９７８年日本成立了淬火槽冷却能力测定研 究委员会，开始进行这方面研究工作¨…。ＩＦＨＴ淬火技术委员（Ｔｃ）和ＡＳＭ、ＨＴＳ淬火冷却委员会也开展 了搅拌状态下玲却曲线测定的研究工作【ｌ”。
浸液淬火冷却技术中几个热点问题的研究与进展
陈乃录
上海交通大学先进热处理与表面改性工程技术研究中心，上海２０００３０
摘要：本文将重点就淬火介质的工业应用、冷却曲线测量和评价、淬火冷却过程模拟、控制冷却技术和特殊冷却 方法等儿个研究热点问题介绍一些国内外最新研究成果。 关键词：液体淬火研究进展Ｌｉｑｕｉｄ Ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ
实际工件的淬火冷却是～个十分复杂的过程，涉及到温度场、相变场、麻力／应变场和流体场的瞬间变 化和交互影响。在计算机模拟中要全面考虑温度变化引起的应力和应变，相变的体积效应，相变塑性，应 力对相变动力学的影响，物性参数随温度的变化，介质的动态特性和湿润过程等多种因素的影响。因此， 获得与实际情况相吻合的物性参数和边界条件是模拟的前提ｐ…。虽然，与淬火冷却过程计算机模拟有关的 基础理论研究工作近年发展很快，但是，模拟工作仍是一个不断完善、基础数据的测试与积累和与实际Ｔ 件对比修正的过程。尽管许多模拟与实际还存在相当大的误差，但是模拟与必要的实际工件测试或热物理 过程模拟相结合，可以成为研究淬火冷却机理和制定工艺参数的有效决策工具［５１ｌ。
３ １淬火介质流速场的模拟
９‘ｇ·２ Ｓｃｈ。…砒１ ０ｆ‘“。ｐ”６；“８。８竺！。８８“”
热处理设备制造厂为了提高产品的竞争力，总是会ｔｈｅ ８９ｉ雠１”ｐｏ”。。ｏ。ｑ“。“。“８“‘
努力提高淬火槽的冷却均匀性。在过去采取的方法是根据制造出的设备或使用中的效果来对产品的设计进 行改进‘３”。目前，人们己开始采用计算流场动力学（ＣＦＤ）方法去指导淬火槽的设计，目前已可以模拟无 淬火件、结构简单的淬火槽的流场【”删，并且推出了建立在有限元基础之上的ＡＣＳ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｓｉｍｕ、撕ｏｎ、计算机软件…。
（由原来的油淬较难满足６。≥９３２Ｍｐａ和６ ０２≥７８５Ｍｐａ要求，达到现在６ ｎ≥１０００Ｍｐａ和６ ｏ ｚ≥８５０Ｍｐａ的力 学性能指标，产品合格率达到１００％）。文献［７］在２０ＣｒＭｎＴｉ和２０Ｃｒ渗碳淬火齿轮（模数３）上尝试了采 用水溶性聚合物类介质淬火，结果表明渗碳齿轮的有效硬化层深度明显提高；由于聚合物淬火介质沿齿轮 表面轮廓形成均匀町逆的聚合物膜，提高了冷却的均匀性，轴齿轮、滑动齿轮和半轴齿轮的公法线尺寸、 孔径尺寸和键宽尺寸变化与油淬基本相当，带花键内孔的减速小齿轮的某些尺寸变化大于油淬，精度损失 最多比油淬大０．５级。
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ
２ ５换热系数在评价介质冷却能力方面得到重视 冷却曲线反映探头心部温度随时间的变化，而换热系数反映表源自热量传递的速率。与冷却曲线相比，换热
系数能更直观的反映介质冷却能力的变化，同时换热系 数也是进行模拟计算的 个重要的边界条件。因此，换
热系数的测量、计算和应用已日益引起人们的重视ｌＪ…。
上海交通大学在计算机模拟的基础上成功的采用水淬自回火的方法解决了预硬化模具钢的淬火冷却
问题，这是直接用水作为淬火介质的例子㈣。
２、 淬火介质性能测试技术及其评价方法
２ １淬火介质冷却曲线的测定标准
在冷却曲线测定标准方面，虽然仍存在选用镍合金探头（数据重复性高）还是选用银探头（数据灵 敏度高）的分歧【ｊ…，但是，ＩＳ０９９５０的ｌｎｃｏｎｅｌ ６００镍合金探头已被包括我国在内的世界许多国家所普遍接 受和采用。 应该指出的是，ＩＳ０９９５０：１９９５Ｅ标准规定的镍合金探头法适用于在试验室标准条件下测定静 ｌｒ的］二业淬火油的冷却曲线，而应用于测定水溶性聚合物类淬火介质的冷却曲线则数据离散性较大。 ２．２动态淬火介质冷却性能的测量
在以解决环保问题为目标研究矿物油的替代物方面，目前的研究工作有采用可降解的水溶性聚合物类 淬火介质、可降解的植物油、水或以水为主的介质。
水溶性聚合物类淬火介质由于具有介于水和油之间的冷却能力、冷却能力的可调节性、在淬火件表面 形成一层可提高传热均匀性的可逆的聚合物膜和符合环保要求等优点正在被普遍认识和接受，并在合金钢 的调质、表面喷淬等方面得到了应用［１－６］ｏ如国内某机车连杆制造厂采用水溶性聚合物类淬火介质对４２ＣｒＭｏ 的机车连杆件淬火，由于同时采用了控时浸淬技术，使淬火件既避免了开裂，又使力学性能得到明显提高
部位湿润发生的时间差异较短。为了更好的解释和 比较冷却曲线，Ｔｅｎｓｉ提出了通过测量冷却过程介质 与Ｔ件之间导电率的变化研究湿润过程ｏ…，将冷却 曲线与湿润过程曲线相结合可以更好的区分介质之 间的差异。
ａ
ｂ
图１圆柱不同位置测定的冷却曲线比较
Ｆｉｇ．１ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆｃｏｏｌｉｎｇ ｃｕｒｖｅｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ ａｔ
Ｆａｒａｈ Ａ－ＦｔｌＯｌ对可降解的植物油抗氧化性能和冷却特性进行了对比研究，结果表明植物油的粘度特性有 很大的波动性，冷却特性曲线的蒸汽膜阶段持续较短。预计通过加入添加剂可以解决植物油的抗氧化性能 差的问题。
张克俭…１研究了以水和细小粘土粉末等固体颗粒混合而成的浆状介质的稳定性、冷却特性及其影响冈 素。比较发现，浆状介质具有高于风冷而又低于普通机油的冷却速度，可用于一些高合金钢的淬火冷却、 锚合金固溶处理，也可用于结构钢Ｉ＿ｒ＝件做等温正火的冷却。浆状介质完全不污染环境，使用浆状介质成本 极低，值得推广应用。
采用冷却曲线估测淬火介质冷却能力已被普遍认同和接受。其优点是测试简便，数据重复性好，不但 可以真观的反映冷却机理，而且还敏感于影响介质从工件表面吸取热量的诸多因素，如介质类型、介质的 物理性能、介质的温度和介质的搅拌状态。但是，由于冷却曲线给出的是反映探头心部或某一固定位置热 电偶的温度一时间曲线，仅凭这一点的冷却曲线很难对不同介质和不同搅拌状态下介质的冷却能力差异做 出定量的评价。应该说，目前冷却曲线仍处于相互之间定性比较的阶段，尚没有一个被普遍接受的方法去 定量评价冷却曲线。为此，人们进行了大量的研究＿Ｔ作，其目的是建立冷却曲线的定量评价方法，将冷却 曲线与Ｔ件淬火后的冶金性能联系起来，实现淬火后的组织、硬度和力学性能的预测。这些工作包括（１） Ｔｅｎｓｉ的湿润时间法‘”Ｊ；（２）Ｓｅｇｅｒｂｅｒｇ［２０３Ｎ Ｄｅｃｋ［２ｔ１的经验公式硬化能力预测法；（３）Ｌｉｓｃｉｃ冷却工艺过程 精密分析法［２２】：（４）Ｂａｔｅｓ的淬火因素法【”１；（５）６００．３００。Ｃ冷速曲线面积法【２４】；（６）Ｇｏｒｙｕｓｈｉｎ评价法【２５１。 此外， ‘些文献对用冷却曲线判读介质的冷却能力进行了论述“”…。
本文将重点就淬火介质、冷却曲线测量和评价、淬火冷却过程模拟、控制冷却技术和特殊冷却方法等 几个研究热点问题介绍一些国内外最新研究成果。
１、淬火介质
目前在淬火介质的研究主要关注点在以下两个方面，一是以解决环保问题为目标，研究矿物油的替代 物（选择可降解的植物油、水溶性介质、水或其它介质）；另一方面是开发冷却能力适用性更好介质，以 满足产品对介质的性能方面的要求。
２．４冷却曲线的局限性 淬火件浸入介质中的实际情况是二个或三个
冷却阶段同时并存Ｂ…，仅分析将热电偶置于探头 中某‘点的冷却曲线数据往往显得很不够。文献 ［１９】对试件的湿润过程研究表明，冷却曲线分析具 有一定的局限性。图１．ａ是水和水溶性允质（ＰＡＧ） 的心部冷却曲线，从这两条曲线看这二ｊ种介质的冷 却特性相近。但是，从图１．ｂ探头表面的上、中、 Ｆ三个位簧冷却曲线看，则水和水溶性介质的冷却 特性存在较人差异。其原因是水的湿润是从下表面 开始向上缓慢扩展的，而水溶性介质上、中、下各