金属加工油讲义

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热传导液从构成上分为合成型和矿物油型两类。合成型系列产品使用温度在-60～400
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DOW 化学公司研制的合成化学品（联苯——联苯醚）在加热系统中成功使用，不仅使加热工
达到同样的传热效果，气相系统的填装量比液相系统少得多。 目前，这两种类型的装置均在国内广泛采用。
快速光亮淬火油 真空淬火油
适用于轴承钢、工模具钢及其他结构钢材在保护气氛下淬火，使用温度 20～80℃ 适用于轴承钢、工模具钢，大中型航空结构钢等材料的真空淬火，初用时应在真空 下将油中空气脱出。使用温度 20～80℃
等温分级淬火油
适用于轴承钢、渗碳钢制的轴承内外圈，精密零件，汽车齿轮、半轴等工件及易变
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5.2
注意事项
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形零件的淬火。使用温度 1 号油 120℃左右，2 号油 160℃左右
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热传导液
加热有直接加热和间接加热两种方式。热传导液是填充在间接加热系统中的一种热载 体，用于高温加热过程中精确控制温度、同一系统中加热和冷却或单一冷却目的。与直接明 火或水蒸汽加热相比，使用热传导液具有设计简单、操作方便、使用温度范围宽、操作压力 低、传热均匀、维修成本低、投资少、能效高、不易发生火灾、使用安全可靠、符合环保要 求等特点。 热传导液的发展与工业化进程同步，本世纪初，随着化学工业的发展， 传统的加热方式 已不能满足要求，人们开始使用矿油产品如机械油、汽缸油代替蒸汽加热。30 年代，美国
A B
Ⅲ类
A B
4 热处理油的组成
为了满足各种淬火油的性能要求，必须加入各种必要的功能添加剂。但各种淬火油由
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油温 150℃左右回火用 油温 200℃左右回火用
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160℃左右热浴淬火用
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难淬硬材料淬火用
120℃左右热浴淬火用
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途
中国石油化工总公司参照 JIS K-2242 标准于 1993 年制订了行业标准 SH 0564-93。
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冷却性能是淬火介质重要的性能，冷却性能的好坏直接影响到淬火零件的质量，因此
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（1）良好的冷却特性
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热处理油及其特性
对于保护气氛下进行的淬火工艺，如真空淬火，要求淬火后的工件表面光亮，减少二 次加工费用或免去二次加工工序， 因此， 要求淬火油应具有一定的清净分散作用和防腐作用， 以保证工件表面光洁。
金属加工油讲义 热处理油
1 热处理及分类
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。 热处理是将金属工件加热到一定温度， 并在此温度下保持一定时间， 然后以一定冷却方 式将其冷却下来， 从而改善金属工件性能的一种工艺过程。 热处理是由加热—保温—冷却三 个阶段组成的。
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渗 碳
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热处理之所以能够改变金属的性能， 是由于金属在固态状态中， 其内部金相组织将随着
降低，最后因蒸汽膜破裂而进入第二阶段。 第二阶段为沸腾阶段。当蒸汽膜破裂并消失以后，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 量的汽泡，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。 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。
（2）高的闪点和燃点
如果油的闪点较低，则会出现着火现象。为了保证安全生产，要求淬火油要具有较高的闪点
（3）良好的热氧化安定性
由于淬火油长期在高温下作业，氧化、热分解、聚合等老化现象随着使用周期的增加 而产生。如果油品的热氧化安定性较差，则油品可能会很快变质，致使零件淬火出现软点，
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达不到淬火质量的要求， 因此要求淬火油必须具备良好的热安定性和氧化安定性， 以保证油 品的冷却性能和使用性能。 （4）粘度要低 油品的粘度与金属零件的附着量、携带损失和冷却性能都有一定的关系，对于热处理
艺安全可靠，而且介质温度可达 400℃，标志着一类新的商业化产品的问世。自此，世界上 已有美国、 日本等许多国家相继开发了一百多个热传导液商业产品。 我国合成型热传导液的 研制始于 60 年代末，矿油型热传导液的研制始于 70 年代末，80 年代初期开始生产和使用 热传导液。
热传导液在我国主要用于现代化学、纺织印染、造纸、建材、塑料、能源等行业。
用
易淬硬材料淬火用
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的专用油，见表 2。
Ⅰ类
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类别
牌号 A B C D E F
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名
称
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SH 0564 标准第二类和第三类同 JIS K-2242 完全一致，而在第一类中增加了几个牌号
表 2 SH 0564-93 标准
用 途
普通淬火油 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 1 号等温分级淬火油 2 号等温分级淬火油 1 号回火油 2 号回火油
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热处理油的分类
根据 GB 7631.1-87 标准，把热处理油分在 L 类《润滑剂、工业润滑油和有关产品》中
的 U 组。 热处理油按其使用场合进行分类，表 1 是日本工业标准 JIS K-2242 标准，它将热处理 油分为三大类六个牌号。
表 1 JIS K-2242 标准
种 1种 类 1号 2号 2种 1号 2号 3种 1号 2号
于性能要求不同，因此所用添加剂也不相同。表 3 是各种淬火油的大概组成。 表3 淬火油的组成
高温抗氧 添加剂 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 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 催冷剂 ○ ○ ○ ○ ○ 光亮剂 防锈剂 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 分散剂 抗氧剂 剂 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 基础油
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国 内 30 0.1 30 1.5 1.5
热处理油换油指标
国 外 40 0.1 试验方法 GB/T 265 GB/T 260 SH/T 0220 30 1.5 1.5
粘度（40℃）比新油增加，%
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水分比新油增加，% 冷却性能
特性温度比新油低,℃ 800→400℃比新油慢， s 800→300℃比新油慢， s
5 5.1
热处理油应用 热处理油的使用范围
热处理油适用作钢（尤其是合金钢）及其他合金材料淬火和回火等工艺用冷却介质。不
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同品种热处理油使用范围如表 4。
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○ ○
表4
品 普通淬火油 种
热处理油使用范围
使 用 范 围
适用于盐浴炉、箱式炉、井式炉的轴承钢工模具钢、合金钢等的小尺寸零件淬火。 最佳使用温度为 50～80℃
回火油
适用于淬火工件回火，1 号使用温度 150℃左右。2 号使用温度 200℃左右
热处理油在使用中严禁水分或其他油品混入，如水含量超过 0.05%应沉降过滤后使用。
内规定、国外推荐的换油指标。
项
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目
表5
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另外在使用中应定期进行分析监测， 根据实际分析情况确定是否更换或补充新油。 表 5 是国
火焰加热表面淬火
表面淬火
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渗 氮
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化学热处理 碳氮共渗 渗其它元素
在以上热处理工艺中，淬火是常用且是最主要的热处理工艺。所谓淬火是把金属加热
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到临界点以上， 保温一定时间， 然后急冷， 从而得到马氏体组织的工艺过程。 淬火的目的是： （1）增加钢的硬度和耐磨性，例如各种工模具要求耐磨的渗碳零件，各种轴套等，都
快速淬火油
适用于盐浴炉、箱式炉、井式炉和连续淬火炉对要求高冷速的调质、渗碳等零件和 大型锻造件、大型齿轮及淬火压床的淬火。使用温度 20～80℃
超速淬火油
适用于汽车、 轴承、矿山机械、冶金机械及工模具行业大型零件的加热淬火 ，渗碳 或碳氮共渗淬火，也适用于中碳钢及其它类型合金淬火，使用温度 20～60℃
加热温度和冷却速度的变化而相应地变化。因此可利用不同的加热温度、加热速度、保温时 间和冷却方式来控制和改变金属的组织结构，以得到所需性能的材料。 根据加热和冷却方式的不同，热处理可分为以下几种：
热 处 理 普 通 热 处 理 退 火 正 火 淬 火 回 火 表 面
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感应加热表面淬火
热
处
理
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热处理油是指金属零件在进行热处理时所需要的冷却介质，在淬火工艺过程中所用的 冷却介质被称为淬火油， 淬火油是热处理油的主要代表。 在回火过程中所用的热处理油称为 回火油。由于热处理油长期在高温下作业，且要满足热处理的工艺要求，因此有其独特的性 能要求。热处理油作为工艺用油，必须具备以下几方面的特性：
助设备。
加热器的热源可是燃料油、燃料气、电或煤。气相系统中加热器实际上是一个蒸发器。 加热器可是单个加热单元或多个同温加热单元。 也可是多个不同温加热单元或加热—— 冷却双重操作单元。 液相系统需采用泵送强制循环。 而气相系统多利用温差自然循环， 也可采用泵送强制循 环。 液相系统还需配置有效的膨胀槽， 以容纳热传导液的受热膨胀量。 膨胀槽有氮封和非氮 封两种形式。