真空高压气淬工艺探索

2019年 第5期 热加工
Q
淬火介质与气氛
uench Medium & Atmospnere
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真空高压气淬工艺探索
■ 潘振，朱永新，卞凯强
摘要：介绍了淬火冷却介质的发展过程、种类及各自的特性。

通过对真空高压气淬实际工艺试验的研究与探索，发掘出降低淬火气体压力、提高淬火风机转速的工艺优化思路，并论述了该工艺思路给实际生产带来的可观经济效益。

关键词：淬火冷却介质；气体淬火设备；真空高压气淬
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，由于淬火过程涉及到温度、相变、应力应变以及介质流向的瞬间变化和交互作用，是一个十分复杂的过程，加之受到工件形状尺寸与材料成分的影响，而使其研究水平和控制水平滞后于热处理的加热过程，成为热处理生产关注的重点。

近些年来，随着各种测试技术的不断完善，计算机模拟技术的广泛应用以及对淬火质量要求的不断提高，在淬火过程机制研究、冷却过程控制、新型淬火方法、新型淬火冷却介质开发等领域都取得了一定的进步和发展。

1. 常用淬火冷却介质及其特性
淬火冷却技术首先是要选择合适的淬火冷却介质。

目前，热处理介质种类繁多，但基本分为液体、气体和固体三大类。

其中，水、无机水溶液、各种淬火
油等属于在淬火时发生物态变化的介质，冷却过程可分为蒸汽膜、沸腾、对流三个阶段，而气体、熔盐、熔碱等属于不发生物态变化的介质。

（1）水 水是应用最早、最广泛、最经济的淬火冷却介质，其价廉易得、无毒、不燃烧、物理化学性能稳定、冷却能力很强。

但水在M s 点附近（300~100℃）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，致使零件变形甚至开裂。

因此，只适用于截面尺寸不大、形状简单的碳素钢淬火。

（2）无机物水溶液 后来人们通过往水中加入各种无机盐、碱或其混合物，形成各种不同的无机物水溶液，提高了高温区的冷却速度，改善了冷却均匀性，减少了开裂和变形。

但是盐水易生锈，碱水淬火不易控制，硝盐类会产生有害气体，对环境和工人的健康影响较大。

（3）淬火油 随着各种复杂及材料不同的零件不断出现，20世纪初人们开始使用矿物油作为淬火冷却介质，其具有粘度低、抗氧化性和热稳定性好、使用寿命长等优点，在壁厚不大、形状复杂、变形小的汽车齿轮零件中得到了广泛应用，各种类别（如快速淬火油、光亮淬火油、真空淬火油、等温、分级淬火油）也得到了迅速发展。

但其对环境的污染一直被人们所诟病，包括淬火过程中的浓烟、矿物油降解能力差、易酸败变质等缺点，不符合当前的环保要求。

（4）气体 淬火冷却介质的研究方兴未艾，人们一直在寻求资源丰富、无污染、冷却性能优良且可调的淬火冷却介质。

随着近年来真空设备的快速发展，对表面淬火钢或其他低合金材料进行热处理时，使用氮气或氦气的高压气体常可取代油淬。

气体淬火技术的成功在于环保和商业。