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热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程,其中加热是为了让珠光体向奥氏体转变,保温是奥氏体化,冷却方法因工艺不同而不同,主要是控制冷却速度,因冷却速度不同而分别转变为珠光体、贝氏体、马氏体或混合组织。通常淬火时希望得到马氏体,淬火之后进行回火时根据回火温度的不同分别得到回火马氏体(低温)、托氏体(屈氏体,中温)、索氏体(高温)。
实际热处理生产中除分级等温淬火工艺外,连续冷却的情况居多。淬火需要得到马氏体组织,冷却速度必须大于临界冷却速度,零件表面冷却速度一般大于心部冷却速度。淬火油选择原则之一:淬火既想得到马氏体,冷却速度必须大于临界冷却速度,又要考虑减少变形、防止裂纹,冷却速度必须适中,不可过大。

根据钢冷却转变规律,希望在临界区域温度时冷却速度大,尽快通过C曲线的鼻子区域,以免转变成珠光体或贝氏体组织;在马氏体转变开始的危险区域,冷却速度必须慢下来以减少组织转变产生的组织应力引起的变形甚至裂纹。双液淬火先在水中淬火然后转到油中冷却的道理即是如此。单液淬火即要求冷却介质具备这样的冷却特性:临界区域温度时冷却速度快,危险区域温度时冷却速度要慢下来。淬火油选择原则之二:高温时快冷低温时慢冷,兼顾硬度与变形的要求。
热处理淬火油需要具备上述冷却性能,在临界区域温度零件冷却速度快,在危险区域温度零件冷却速度慢。不同油温下的冷却特性曲线显示了试样冷却时间、冷却速度与温度的关系,表示淬火油在不同温度时的冷却能力。
不同材料的临界冷却速度不一样,零件使用时的硬度要求也不一样,零件的精度、控制变形要求也不同,这就需要根据硬度要求和控制变形的工艺技术要求的实际情况选择冷却速度适当的淬火油。淬火油确定选用后,通过控制原材料质量与选择调整淬火温度、油温、搅拌冷却速度与时间、入油时间等各项控制措施,结合淬火后的回火工艺(回火温度、回火时间参数)试验来满足零件的硬度要求和金相组织要求,通过热处理工艺过程参数调整与控制及与机加工的冷热协调,控制热处理变形在合理范围内。
在淬火油的选择方法方面,淬火油冷却性能必须在达到要求的硬度(冷却速度要求快)和绝不允许产生裂纹、控制热处理变形在合理的最小范围内(冷却速度要求慢)两者之间找到较好的结合点。鉴于检测条件限制,以前在工厂的热处理生产实践中只能根据通用知识及经验对淬火介质作一个大致的范围选择然后用试验来验证。冷却特性仪的广泛运用提供了一种检测工具和分析手段,为优化淬火油的科学选择、分析对比给予帮助。可以有条件检测或委外检测或要求油品公司提供淬火油冷却特性检测数据报告,为淬火油的选择提供科学依据。
根据上述方法,符合使用要求的淬火油有很多种。根据生产实际情况和品质政策,对符合冷却性能要求的淬火油还要进行其它技术指标对比和综合比较,从中筛选出较适合的。淬火油的稳定性与抗氧化性、冷却性能的重复性与再现性、光亮性、安全、成本都是需要考虑的因素。相关行业标准对热处理冷却用油的运动粘度、闪点、燃点、水分、倾点、腐蚀、光亮性、饱和蒸气压(真空淬火油)、热氧化安定性、冷却性能、最大冷速、冷却时间都提出了必须满足的技术要求。
淬火油基础油、添加剂影响冷却性能的因素多,牵涉面广。而淬火是热处理过程中极其重要的环节,必须慎重选择。通过分析、比较初步确定推荐可以使用的淬火油,然后辅以试验验证、同业使用效果、市场反映调查,综合考虑技术要求、安全、质量、成本等因素,最终确定淬火油的选择。
针对此类高温烧结场景,真空烧结炉配合气氛与温场管控,有助于稳定提升制品致密度与批次一致性。
此类工艺可依托真空管式炉完成,在气氛控制与温场均匀性方面优势较为明显。
选型时建议重点关注设备温场均匀性,它直接影响制品的一致性与成品率。
真空度稳定性直接影响界面结合质量与缺陷率,是设备选型的核心指标之一。
提升制品致密度需要工艺参数与设备能力协同,二者缺一不可。
保障批次一致性需要稳定的工艺曲线与设备温场,两者共同决定量产良率。
良率与工艺稳定性直接相关,装备选型时应统筹产能与质量。
工艺参数的合理设定直接影响热处理效果,需结合材料特性反复验证。