不同淬火介质对硬度影响的原因

不同淬火介质对硬度影响的原因

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淬火是金属材料热处理过程中的重要环节，淬火介质的选择直接影响到最终产品的硬度和性能。本文详细探讨了不同淬火介质对硬度影响的主要原因，并介绍了常见的几种淬火冷却方式及其适用场景。

不同淬火介质对硬度影响的主要原因是冷却速度。冷却速度快的介质能使工件淬火的硬度高，反之冷速慢的介质使工件的硬度低。

冷却速度的影响因素

1. 温度
   淬火冷却介质的温度不同，其冷却能力也不同。水和水基淬火冷却介质随温度的升高冷却能力下降，而油、盐浴则相反，随着温度的升高，流动性好，利于散热，冷却能力提高，因此把握好具体工件的冷却温度很重要。

2. 表面张力
   表面张力大小直接影响冷却速度，一般地讲表面张力小的淬火冷却介质与淬火件表面接触亲密，因而散热快，冷却能力提高。

3. 搅拌
   搅拌会增大淬火冷却介质换热系数，尽早破坏蒸气膜，提高冷却速度，并使淬火件冷却均匀。

4. 热导率
   热导率也称热传导系数，表征物质热传导性能的物理量，热导率越大，其冷却能力越强。

5. 比热容
   淬火冷却介质的比热容越大，其冷却速度就越大。

6. 粘度
   粘度表征液性流动时，液体分子间呈现出的内部摩擦力。粘度大的淬火冷却介质流动性差，不利于对流散热，其冷却能力就差，反之，粘度小者冷却效果就好。

7. 汽化热
   汽化热是指单位质量的液体完全变成同温度的气体所需要的热量。水的化学稳定性很高，热容量较大，在室温为钢的8倍，水的沸点低，其汽化热随温度的升高而降低，水随温度的升高，冷却能力急剧下降，但水温升到80℃以后，其冷却能力几乎没有什么变化，淬火烈度维持在0.72左右。

8. 添加剂
   加入添加剂的目的是改变冷却性能，如在水中加少量盐或碱，其冷却能力会提高数倍。水中加入聚乙烯醇，会在淬火件表面形成极薄的塑料膜，它的导热性差，降低冷却速度。水中有油、肥皂等形成的悬浊液或乳浊液，会加速蒸汽膜的形成，增加蒸汽膜的稳定性，使冷却能力降低。

常见的淬火冷却方式

1. 水冷淬火
   以水为冷却介质的淬火冷却，适用于低、中碳钢及低碳、低合金钢工件的运用。

2. 油冷淬火
   以油为冷却介质的淬火冷却，大多数用于合金结构钢及合金工具钢工件。

3. 空冷淬火
   以空气作为冷却介质的淬火冷却，适用于高速钢、马氏体不锈钢工件。

4. 风冷淬火
   以强迫流动的空气或压缩空气作为冷却介质的淬火冷却，适用于中碳合金钢大型工件。

5. 气冷淬火
   以N2、H2、He等气体为介质在负压、常压和高压下的淬火冷却，适用于在真空炉内的淬火冷却。

6. 盐水淬火
   以盐类水溶液作为冷却介质的淬火冷却，适用于碳钢机低合金工具钢。

7. 有机聚合物水溶液淬火
   以聚合物水溶液作为冷却介质的冷却淬火，可用于冷速介于水、油之间或代替油冷。