淬火介质冷却能力排序
45钢淬火冷却介质
45钢淬火冷却介质
45钢淬火时，通常采用的冷却介质包括水、油和空气等。
这些介质可以带来不同的冷却速度，从而影响最终的淬火组织。
在淬火过程中，先要将45钢加热到一定温度，然后将其迅速放入冷却介质中。
快速冷却可以使钢材的组织迅速转变为马氏体，从而提高其硬度和耐磨性。
不同的冷却介质会使45钢淬火时的冷却速度不一样。
如果冷却速度不够，最终组织可能没有全部由奥氏体转变成马氏体，而在中途转变成了其他组织。
因此，为了得到理想的淬火效果，需要根据具体需求选择合适的冷却介质。
1淬火介质冷却曲线的判读和评价
1淬火介质冷却曲线的判读和评价冷却技术淬火介质冷却曲线的判读和评价天津市热处理研究所(天津300210) 曾广益Identif ication and V aluation for Cooling Curves of Q uenchantsZeng Guangyi1 前言1995年5月1日,国际标准组织(ISO)颁布了淬火油冷却特性测定方法《Industrial quenching oils2determination of cooling characteristics2Nickel2alloy probe test method》(ISO9950)。
在1988年,我国颁布了2个标准,即G B9449《淬火介质冷却性能试验方法》(1995年调整为行业标准JB/ T7951)和SH/T0220《热处理油冷却性能测定法》。
目前这3个标准在国内都被采用。
JB/T7951来自法国淬火液体小组A?T?T?T?S?F?M联合委员会在1982年提出的《淬火油烈度2银探头试验方法》。
SH/T0220来自日本工业标准《热处理油》(J IS K2242—80)。
70年代初开始淬火油的研制工作时采用的是仿日的探头,一直沿用至今。
国内大多数淬火介质生产厂和使用厂都采用此标准。
上述3个标准探头的相同点是①都是热电偶测试探头,而且都在探头几何中心。
②都是K型热电偶。
③探头形状都是圆柱形。
这3种探头的不同点是①ISO为<1215mm×60mm In2 cone1600镍基合金,JB和SH为银。
②JB为<16mm×48mm, SH为<10mm×30mm。
③ISO是铠装热电偶,外径<115mm 而JB、SH为<015mm的偶丝。
2 判读方法的概述冷却曲线判读的目的在于评价淬火介质的冷却能力。
要评价就要有一个做为基准的参照系统。
一般情况下,都是采用水和油。
这是因为水和油是最早采用的淬火介质。
淬火冷却介质(与“冷却”有关文档共3张)
淬火冷却介质
• 为得到马氏体组织， 淬火冷却速度必须 大于临界冷却速度 Vk。但这必然会产 生很大的内应力， 往往会引起工件变 形和开裂，为此人 们提出了理想的淬 火冷却曲线 。
第2页，共3页。
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淬火冷却介质
在“鼻尖”温度以上，
在保证不出现珠光体
类型组织的前提下， 在“鼻尖”温度以上，在保证不出现珠光体类型组织的前提下，可以尽量缓冷；
可 在必尖氏在“须”体M 以快鼻，相尽s点冷尖保变量附，；”证缓近以温不冷又躲度产；可开附生以“非近缓鼻马则 在在在在在为但 在但在在在为在在但在为在为在在但但在但为“““““得这“鼻鼻鼻鼻鼻到 必必 到 必 到 到 必 必 必 到尖尖尖尖尖尖尖尖尖尖尖尖尖尖尖尖马然 然马然马马然然然马””””””””””””””””温温温温温温温温温温温温温温温温氏会 会氏会氏氏会会会氏度度度度度度度度度度度度度度度度体产 产体产体体产产产体以以附附附以以以以以附附以附以以组生 生组生组组生生生组上上近近近上上上上上近近上近上上织很 很织很织织很很很织，，则则则，，，，，则则，则，，，大 大，大，，大大大，在在必必必在在在在在必必在必在在淬的 的淬的淬淬的的的淬保保须须须保保保保保须须保须保保火内内火内火火内内内火证证快快快证证证证证快快证快证证冷应 应冷应冷冷应应应冷不不冷冷冷不不不不不冷冷不冷不不却力 力却力却却力力力却出出，，，出出出出出，，出，出出速， ，速，速速，，，速现现以以以现现现现现以以现以现现度往 往度往度度往往往度珠珠躲躲躲珠珠珠珠珠躲躲珠躲珠珠必往 往必往必必往往往必光光开开开光光光光光开开光开光光须会 会须会须须会会会须体体体体体体体体体体““““““鼻鼻鼻鼻鼻鼻大引 引大引大大引引引大类类类类类类类类类类尖尖尖尖尖尖于起 起于起于于起起起于型型型型型型型型型型””””””临工 工临工临临工工工临，，，，，，组组组组组组组组组组界件 件界件界界件件件界保 保 保 保 保 保织织织织织织织织织织冷变 变冷变冷冷变变变冷证证证证证证的的的的的的的的的的却形 形却形却却形形形却不不不不不不前前前前前前前前前前速和 和速和速速和和和速产产产产产产提提提提提提提提提提度开 开度开度度开开开度生生生生生生下下下下下下下下下下裂 裂裂裂裂裂VVVVV非非非非非非，，，，，，，，，，kkkkk， ，，，，，。。。。。马马马马马马可可可可可可可可可可为 为为为为为氏氏氏氏氏氏以以以以以以以以以以此 此此此此此体体体体体体尽尽尽尽尽尽尽尽尽尽人 人人人人人相相相相相相量量量量量量量量量量们 们们们们们变变变变变变缓缓缓缓缓缓缓缓缓缓提 提提提提提；；；；；；冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷出 出出出出出；；；；；；；；；；了 了了了了了理 理理理理理想 想想想想想的 的的的的的淬 淬淬淬淬淬火 火火火火火冷 冷冷冷冷冷却 却却却却却曲 曲曲曲曲曲线线 线 线 线 线
淬火炉冷却速度
淬火炉冷却速度
淬火炉冷却速度是影响金属材料性能的关键因素之一。
通常，冷却速度越快，材料的硬度和强度越高，但同时也可能导致内部应力增加，甚至产生裂纹。
在实际操作中，需要根据工件的材质、形状和所需性能来调整淬火介质的温度、流量等参数，以控制冷却速度。
对于一些特殊材料或复杂形状的工件，还可以采用等温淬火、分级淬火等工艺来确保工件的性能和尺寸稳定性。
为了提高淬火炉的冷却速度和效果，还需要注意淬火介质的选择和更换。
常用的淬火介质包括水、油、盐水等，其中水具有较好的冷却能力，但容易产生蒸汽膜，降低冷却效率；油的冷却能力相对较差，但可以减少工件的变形和开裂倾向；盐水则兼具冷却能力和减少变形的优点，常用于高强度钢的淬火。
淬火介质
淬火介质水性淬火剂THIF-502水性淬火剂，即常说的PAG淬火液，是目前热处理常用的水性淬火介质，浅黄色透明液体，无毒，无油烟，不燃烧，无火灾危险，使用安全，改善劳动环境。
水性淬火剂广泛应用于锻钢、铸铁、铸钢及冲压件等的淬火，适用于35CrMo、42CrMo、42SiMn、40Mn、T8、65Mn等多种材质。
水溶性淬火剂THIF-501水溶性淬火剂，即聚乙烯醇淬火剂，无色至浅黄色半透明液体，使用安全。
水溶性淬火剂广泛应用于感应加热淬火冷却，多用于碳素钢、合金钢的高频、中频淬火冷却，或整体淬火，适用于Cr12、45Cr、40CrMnMo、40CrMo、45Mn2、35CrMo、42CrNi、45CMnB等材质。
无机淬火剂THIF-505无机淬火剂是高分子无机聚合物饱和溶液，可完全与水溶合，无味，不腐蚀，不易变黑变臭，不老化，抗污染性强，高温不分解。
广泛应用于各类炉型加热的各类钢件(高速钢类除外)的整体浸淬、感应加热工件的整体浸淬和喷液淬火，适用于35、20、T8、20Cr、5Cr、40、50、35CrMo等材质。
快速光亮淬火油THIF-511快速光亮淬火油是热处理常用的油性淬火介质，冷却速度快，性能保持连续稳定，工件淬火后表面光亮不黑，积碳小，淬硬层深，变形量小，工件带出消耗量小，较易清洗，金相组织、机械性能好。
快速光亮淬火油广泛应用于所有钢材尤其是厚、大型工件、淬透性差的零件淬火时发挥优良淬火性。
齿轮淬火油THIF-512齿轮淬火油具有光亮性好，异味、烟雾小，工件淬火后表面硬度高且均匀，光亮性好，使用寿命长，易清洗。
齿轮淬火油适用于中、高淬透性的小零件的光亮淬火或渗碳淬火。
广泛应用于渗碳螺丝、标准件、织针、齿轮、轴承钢丸、套圈等淬火。
注意不要混入水分。
超速淬火油THIF-516超速淬火油对几乎所有钢材尤其是淬透性差的零件淬火时发挥优良的淬火性。
当用空气间歇炉进行紧固件、螺丝、链条、工具等碳素钢或低合金钢小物件物品的团体淬火时。
热处理的基本方法(淬火与回火)
(1)淬火加热温度选择
为什么过共析钢淬火加热温度在Ac1 + 30～50 ℃ ，而不是Acm + 30～50℃？
答： 1）由于渗碳体全部溶于奥氏体，淬火后耐磨性下降； 2）温度过高会引起奥氏体粗化，淬火后得到粗大的马氏体，
新淬火
软点
淬火后攻击表面有许多未淬硬的小 区域
原因包括加热温度不够，局部冷却
速度不足(局部有污物、气泡等)及局部 脱碳
组织不均匀， 性能不一致
冷却时注意操作方法， 增加搅拌
产生软点后，可先进行 一次退火，正火或者调质 处理，再重新淬火
8.2 回火
回火——在A1线以下很宽温度范围内进行，是使淬火组织的亚稳 定进一步向稳定状态转变过程，获得稳定的组织和性能，减少 或消除淬火内应力。
开裂
裂的主要原因
后果 无法使用
防止与补救方法
应选用合理的工艺方法 变形的工件课采取校正的 方法补救，而开裂的工件只 能报废
硬度 不足
由于加热温度过低、保温时间不足、
严格执行工艺规程
冷却速度不够快或表面脱碳等原因， 无法满足使用性能 发现硬度不足，可先进行
在淬火后无法达到预期的硬度
一次退火或正火处理，再重
注意区别：
淬透性和淬硬性 淬硬性: 钢在理想条件下淬火后所能 达到的最高硬度。
影响因素: 主要取决于马氏体的含碳量。
马氏体硬度、韧性与含碳量的关系
C%
淬硬性与淬透性:
（两个完全不同的概念） 钢种 碳素结构钢 ( 20 ) 碳素工具钢( T12A ) 低碳合金结构钢 ( 20Cr2Ni4A )
第2章 水溶性淬火介质
第2章水溶性淬火介质001静止水介质【简介】静止水可以是自来水和蒸馏水。
水介质的优点是汽化热高，传热系数较高，化学稳定性好，很便宜。
使用方便，来源广、不易变质，是冷却能力较强的淬火介质。
水介质的缺点是冷却速度随水温的变化而发生明显变化。
【淬火冷却特性】在C曲线的“鼻子”区(500～600℃左右)，水处于蒸气膜阶段，冷却不够快，会形成“软点”；而在马氏体转变温度区(300～100℃)，在沸腾阶段，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。
水介质在奥氏体不稳定区域冷却速度低，故会出现淬不硬现象。
淬火件在淬火时还会产生巨大的应力，造成开裂和变形。
蒸气膜阶段长，容易产生气泡。
在淬火件的凹槽和孔内蒸汽不易逸出，造成冷却不均匀，因此易出现淬火软点。
随着温度的升高，水介质特性温度下降，工件在相同冷却温度下的冷速减小。
水介质在三个冷却阶段先后表示出先慢后快，冷速特性恰好与理想情况相反。
因此，易引起淬火变形超差与开裂。
当水温低于10℃时，就会产生较大的热应力，导致淬火件变形增大；当水温超过30℃左右时，工件则难以淬硬．故淬火冷却用的自来水常控制在15～30℃范围内。
为提高临界冷速，缩短蒸气膜时间，提高冷却均匀性，一般可采用上下窜动工作，使水循环以降低蒸气膜的稳定性等。
蒸馏水的特性温度为350℃。
在400℃时其冷速小于静止自来水，为150℃/s。
而在200℃时冷速与静止自来水接近。
因而，蒸馏水的冷却性比自来水更差，加之成本较高，故一般不采用蒸馏水作为淬火剂。
【主要用途】适用于小截面、形状倚单的碳素钢件的淬火，工作表面较光洁。
【使用注意事项】①使用时最好用搅拌或强制循环的方法，以提高冷却的均匀性，防止产生软点和变形。
②水中不应混入灰尘、油类等杂质。
③工作温度应≤40℃。
002自来水介质【简介】自来水是自然界中最容易得到的廉价普通淬火剂。
热处理冷却介质概论-易紧通
300 ℃ → 100℃
水（20℃） 593
1.5
908
259
1.39
2.0
2.0
1.3.4 二次方度每秒法
JB/T 6955-93《热处理常用淬火介质技术要求》的附录 A 中，按原 GB9449 测定了常用淬
火介质冷却性能，给出了它们最大冷速及其所在温度，如果采用二次方度每秒法，计算淬火
油和有机淬火剂 CP 值的公式如下。 CP=0.00455×最大冷速×最大冷速所在温度
(3)硬度 U 曲线法 用长度 5 倍于直径的试样淬火后，从中间切取一段样块。在测定面上 沿垂直直径方向测定硬度，以它们的平均值画出硬度/到样块中心距离的曲线，称为硬度 U 曲线。试样材料、尺寸不变，热处理工艺不变，用不同的淬火介质淬火，得到的硬度 U 曲 线，就是评价淬火介质冷却能力的依据。该方法仍在广泛的使用中，尤其是进行淬火介质的 工艺试验。
(4)淬火强烈度方法 淬火强烈度又称为 H 值。H 值定义如下：
H=C/2K
其中，C 为试样的散热系数，它的定义如下：
H =Q/S(TW-TL)△t
其中，Q 为在时间间隔△t 内从试样向淬火介质移动的热量；S 为试样与淬火介质
接触的表面积；TW 为试样表面的温度；TL 为淬火介质的温度；△t 为时间间隔。C 的单
474
159
342.9
2 号普通淬火油 快速淬火油
507
255
588.2
540
300
737
光亮淬火油
482
203
445.2
1 号分级淬火油 真空淬火油
576
217
568.7
551
219
549.0
采取防止和减少淬火油外来污染、合理使用和管理好淬火油、定期检测淬火油冷却性能等
淬火回火
第三节淬火将钢加热到Ac3(亚共析钢)或Ac1(过共析钢)以上（30～50）℃，保温后在水或油中快速冷却的操作工艺称为淬火一、淬火目的淬火的目的一般都是为了获得马氏体组织，随后再配合适当的回火，以获得多种多样的使用性能。
如刃具和量具要求有高的硬度和耐磨性，各种轴和齿轮等要求有较好的强韧性等，都是通过淬火和回火来达到的，淬火回火通常作为最终热处理。
二、淬火的工艺(一)淬火温度碳钢的加热温度主要是由钢中的含C量根据Fe-Fe3C相图来确定的，如图19-13所示为碳钢的淬火加热温度范围。
对于亚共析钢，适宜的淬火温度为Ac3＋（30～50）℃，淬火后获得均匀细小的马氏体组织。
如将亚共析钢加热温度过低(于Ac1～Ac3之间)，在淬火组织中将出现铁素体，这样将造成淬火硬度不足。
若将亚共析钢加热远远超过Ac3以上，将使A晶粒长大，淬火后得到粗大M，使钢性能下降，但对于某些合金钢为了使其中合金元素完全溶于A中，温度可适当提高。
对于过共析钢，适宜的淬火温度为Ac1＋（30～50）℃，淬火后的组织为马氏体和粒状二次渗碳体。
渗碳体比马氏体硬，有利于提高钢的耐磨性。
如果加热温度过高(在Accm以下)，不仅会得到粗片状马氏体组织，脆性极大，而且由于奥氏体含碳量过高，使淬火钢中残余奥氏体量增多，使钢的硬度和耐磨性降低。
若淬火温度过低，则可能得到非马氏体组织，钢的硬度达不到要求。
(二)淬火冷却介质淬火操作的难度比较大，主要是因为要得到马氏体，淬火的冷却速度就必须大于该钢种的临界冷却速度，而快冷总是不可避免地要造成很大的内应力，往往会引起钢件的变形和开裂。
根据C曲线可知，要获得马氏体组织，并不需要在整个冷却过程中都进行快速冷却。
关键是在过冷奥氏体最不稳定的C 曲线鼻尖附近，即在（650～400）℃的温度范围内要快速冷却，而在650℃以上以及400℃以下，过冷奥氏体较稳定，并不需要快速冷却，特别是在（300～200）℃以下发生马氏体转变时，尤其不能快冷，否则因相变应力作用容易引起变形和开裂。
碳钢的热处理操作实验
实验五碳钢的热处理操作、组织观察及硬度测定实验学时：4实验类型：综合实验要求：必修一、实验目的1. 了解碳钢的热处理工艺操作；2. 研究碳钢加热温度、冷却速度、回火温度对钢性能的影响；3. 观察热处理后的显微组织变化；4. 了解硬度计的原理、初步掌握洛氏硬度计的使用。
二、实验内容1．按表1中的热处理工艺进行操作，并对热处理后的各样品进行硬度测定，将硬度值填入表1中。
注：保温时间可按1分钟/每毫秒直径计算；回火保温时间均为30分钟，然后取出空冷。
实验五碳钢的热处理操作、组织观察及硬度测定2. 观察下列表2热处理后的金相试样，并画出组织示意图。
表2 热处理后的金相试样三、实验原理、方法和手段（一）钢的热处理工艺：钢的热处理基本工艺有退火、正火、淬火和回火。
进行热处理时，加热是第一道工序，目的是为了得到奥氏体，因为钢的最终组织珠光体、贝氏体和马氏体都是由奥氏体转变来的。
二是保温、目的使奥氏体均匀化。
三是冷却，是改变组织和性能的重要因素。
因此，正确选择三个基本因素是热处理成功的基本保证。
1．加热温度的选择C相图确定。
对亚共析钢，其加热温度为；（1）退火加热温度：根据Fe-Fe3共析钢和过共析钢加热至A+（20～30）℃（球化退火），目的是得到球状渗碳体，C1降低硬度，改善切削性能。
+（30～50）℃；过共析钢加热（2）正火加热温度：一般亚共析钢加热至AC3至+（30～50）℃，即加热到奥氏体单相区。
+（30～50）℃，淬火后的组织（3）淬火加热温度：一般亚共析钢加热至AC3）,则淬火组织中将出现铁为均匀细小的马氏体。
如果加热温度不足（如低于AC3实验五碳钢的热处理操作、组织观察及硬度测定+（30～50）℃，淬火素体，造成淬火后硬度不足；共析钢和过共析钢加热至AC1后的组织为陷晶马氏体与粒状二次渗碳体。
未溶的粒状二次渗碳体可以提高钢的耐摩性。
的粒状二次渗碳体可提高钢的硬度和耐磨性。
过高的加热温度（高于A），CCM会因得到粗大的马氏体，过多的残余奥氏体而导致硬度和耐磨性下降，脆性增加。
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淬火介质冷却能力排序
淬火是一种常见的金属加工工艺，通过迅速冷却金属材料，使其获
得更高的硬度和强度。
而淬火介质则是实现这一过程的关键因素之一。
不同的淬火介质具有不同的冷却能力，本文将对几种常见的淬火介质
进行排序，以便读者了解它们的特点和适用范围。
首先，我们来介绍一种常见的淬火介质——水。
水是一种常用的淬
火介质，其冷却能力较强。
由于水的导热性能较好，能够迅速吸收金
属材料的热量，使其迅速冷却。
因此，水适用于淬火一些低碳钢和合
金钢等材料，能够使其获得较高的硬度和强度。
然而，水的冷却速度
过快，容易引起金属材料的变形和开裂，因此在使用水作为淬火介质时，需要控制冷却速度，以免对金属材料造成不良影响。
其次，我们来介绍一种常用的淬火介质——油。
油是一种较为温和
的淬火介质，其冷却能力相对较弱。
相比于水，油的导热性能较差，
因此其冷却速度较慢。
这使得油适用于淬火一些高碳钢和工具钢等材料，能够使其获得适中的硬度和强度。
由于油的冷却速度较慢，金属
材料在淬火过程中的温度梯度较小，因此能够减少变形和开裂的风险。
然而，油的冷却能力相对较弱，淬火后的金属材料硬度和强度可能不
如使用水作为淬火介质的情况。
除了水和油，还有一种常用的淬火介质——盐水。
盐水是一种特殊
的淬火介质，其冷却能力介于水和油之间。
盐水的导热性能较好，能
够较快地吸收金属材料的热量，使其迅速冷却。
与水相比，盐水的冷
却速度稍慢，能够减少金属材料的变形和开裂风险。
与油相比，盐水
的冷却能力较强，能够使金属材料获得较高的硬度和强度。
因此，盐
水适用于一些中碳钢和合金钢等材料的淬火过程。
此外，还有一些其他的淬火介质，如聚合物溶液、空气等。
聚合物
溶液是一种较为温和的淬火介质，其冷却能力较弱，适用于一些对变
形和开裂要求较高的金属材料。
空气是一种非常温和的淬火介质，其
冷却能力非常弱，适用于一些对硬度和强度要求不高的金属材料。
综上所述，不同的淬火介质具有不同的冷却能力，适用于不同类型
的金属材料。
水具有较强的冷却能力，适用于低碳钢和合金钢等材料；油具有较为温和的冷却能力，适用于高碳钢和工具钢等材料；盐水介
于水和油之间，适用于中碳钢和合金钢等材料。
在选择淬火介质时，
需要根据金属材料的特性和要求，合理选择适合的淬火介质，以获得
最佳的淬火效果。