淬火油添加剂对一些常用淬火油冷却特性的影响

淬火油添加剂对一些常用淬火油冷却特性的影响

摘要：用纯银探头对一些常用淬火油冷却特性进行了测试。

测试结果表明：0T－1淬火油添加剂对新淬火油和老淬火油

的冷却特性均有明显改善，大大地提高了淬火油的冷却速度。

关键词：淬火油；冷却特性；淬火油添加剂

中图分类号：TG154．4 文献标识码：A 文章编号：1001-3814(2001)01-0019-03

1 引言

在热处理生产中，采用不同类型的油品作为冷却介质的现象较为普遍，如较多厂家选用N32机械油，有些厂家选用NI5机械油，少数厂家选用柴油，亦有一些厂家选用快速或快速光亮淬火油。但这些不同的油品作为冷却介质时，在冷却特性上有何差异，选择得是否恰当，怎样提高所选油品的冷却特性?尤其是选用油品经过一段时间使用后，冷却特性发生哪些不良变化导致油发生老化?老化油的冷却特性如何恢复和提高?最简便可行的办法是在油中加入淬火油添加剂，问题是加入什么样的添加剂，加量是多少，可使老化油或新油的冷却特性加以改善、恢复和提高?对这些问题全面深入的了解，有助于正确地选择油品介质，合理地使用油品介质。

本文就几种常用新、老淬火油，在含与不含添加剂的情况下对冷却特性进行对比测试，对测试结果进行分析，提出提高和改进措施。

2 测试方法与条件

2．1 测试系统

系统中的敏感元件，采用对冷却全过程反映灵敏的∮1O×3O(mm)带柄纯银探头，其纵向中心孔(∮2mm)末端在探头本体的几何中心。中心孔内压有镍铬镍硅热偶与中心孔的末端连接。探头在加热和冷却过程中反映冷却特性的热偶电信号，经放大后传输给电脑。电脑按900／min点采集温度和时闻数据，并按一定公式运算，给出时间·温度·冷却速度对应关系以及最大冷却速度及其对应的温度。

加热银探头的炉子为1kw 的立式管状炉，控温为800土2℃。

2．2 测试油介质的品种及条件

新油有：N32、N15和0号柴油。

老化油有：N32陈油、机械油与柴油混合油的陈油和快速光亮淬火油陈油。

测试油用量为1000ml，容器置于管状炉管的下端。测试时的油温为室温、5O℃和7O℃。

探头在油中冷却时，探头与油介质无相对运动。采用的淬火油添加剂为油溶性烯烃类高分子聚合物，油中的加入量为7% ～8% ，按体积比加入，搅拌均匀。

3 测试结果及分析

3．1 测试结果

所述油品冷却特性测试的参数有：①最大冷却速度(Vm )，即探头金属在油中冷却，油蒸气膜破裂造成快速冷却

时探头中心冷却速度的最大值。②最大冷却速度对应温度(Tcm)，即最大冷却速度时探头金属中心所处的温度。

③特性温度(Tc)，即探头金属表面油蒸气膜开始沸腾、开始快速冷却的温度。④300℃时的冷却速度(V300 )，即探头金属中心冷到300℃时的中心冷却速度。⑤300℃时的冷却时间，即探头由加热温度冷至300℃时所需的时间(t300)。从冷却特性方面评判淬火油的优劣，则希望Vm、Tcm、Tc数值尽可能地大，而V300和t300数值要尽可能地小。一些油品介质冷却特性参数的测试结果如表1所示。

3．2 结果分析

3．2．1 N32机械油

这种油是热处理生产中油淬工艺采用最普遍的淬火油。新油优点是闪点较高(150℃)，流动性适中，不易老化，低温冷却速度V300小。但最大冷却速度Vm不大，对应温度也不高，是很大的缺点，对尺寸较大或淬透性差的钢的淬火硬度和淬硬深度都不利。在新32号油中加入8% 0T-1淬火油添加剂，可非常明显地提高Vm、Tcm

和Tc值，同时保持很小的V300和t300值，因而在明显提高冷却能力、提高淬火硬度和淬透深度的同时，保持淬火变形小及不易淬火开裂的优点。

N32油经长期使用，由于油在高温下发生氧化与聚合作用，使油的粘度增大，流动性变差，热传导作用减弱。反映在Vm、Tc 和Tcm 数值上都有明显减小，对实现淬火目的不利。老化严重时，会使钢达不到应有的淬火要求。此时不应将陈油废弃更换，而应在老化的陈油中加人8% 左右的OT-l淬火油添加剂，使最大冷速及其对应温度以及特性温度均有明显地恢复和提高。例如油温20℃时，使最大冷速由152℃／S提高到193℃／S，对应温度由428℃提高到506℃/S；油温7O℃时，由213℃／S提高到280℃／S，对应温度由489℃提高到515℃，特性温度由437℃提高到610℃。这些参数的变化，说明陈油又恢复到新油甚至超过新油的淬火效果。3．2．2 快速光亮淬火油

这类淬火油，是在粘度小并能获得较大的Vm的基础油中，再加人适量的淬火油增速添加剂(如要零件淬火态表面光亮，再在油中加人适量的对冷速影响不大的光亮剂)。前国内快速淬火油冷却特性随供应厂家和要求的不同，差别较大。当油温为室温时，在250～380℃／s、Tcm在480～530℃、Tc在550～620℃之间变化。快速淬火油中的淬火油添加剂，随油品的消耗而消耗，随淬火过程而逐渐衰退其增速作用。当冷速降低不能使零件获得应有力学性能时，可在使用的陈油中再加人一定量的增速添加剂。表1显示，在陈的快速光亮淬火油中加人7% OT-1，油温为25℃时，Vm 由196℃／s提高到256℃／s；油温为70℃时，Vm由248℃／s提高到324℃／s，基本恢复了这种新油的冷却速度。若想进一步提高Vm，可将添加剂增加到10% 。增速寿命随生产条件的不同，基本处在1.5～3年之内。

3．2．3 N15机械油

15号机油的粘度数值还不到N32油的1／2，因此流动性好，热传导性也优于N32，所以冷却能力比N32油强得多, Vm 可达187℃／s(20℃)，但最大冷速对应温度Tcm 较低，只有434℃，是明显的缺点。为提高N15

油的冷却特性．在其中加人8％0T-1淬火油添加剂，使对应温度、特性温度明显提高的同时，又使最大冷速由157℃／s提高到257℃／s，进入快速淬火油冷却水平。

3．2．4 柴油和混合油

热处理生产中当淬火工件尺寸较大或淬火硬度达不到要求时，往往习惯地使用柴油。零号柴油的冷却速度确实比N32、N15机械油大，这是使用柴油正确的一面。但从柴油产生最大冷却速度的温度过低(仅为324℃)、特性温度也很低(仅为415℃)、300℃时的冷却速度又过大(157℃／s)方面来分析，可以说是很大的缺点。另外，柴油的闪点很低，不超过7O℃，因而易于着火导致灾害，易于冒烟产生污染。可以断言，柴油是很不好的淬火油介质。生产中为提高N32油冷速，有时向N32油中加一定比例的柴油，这将使N32油的总体冷却特性变坏。

为改善柴油的冷却特性，在柴油中加人8% 0T-1淬火油添加剂，在明显提高特性温度和对应温度的同时，使Vm由225℃／s提高到299℃／s，进入快速淬火油水平。生产中有时采用机械油与柴油的混合油作为冷却介质，随生产过程的进行，在机械油组份逐渐老化的同时，柴油组份消耗与老化速度更快，这不仅使加人柴油的目的不能实现，而且破坏了机械油总体冷却特性效果。加人8％0T-1淬火油添加剂，将使混合陈油的冷却特性得到全面提高，尤其可使Vm达到快速冷却的水平。

3．2．5 淬火油添加剂效果分析