淬火油基本知識

淬火油基本知識
１前言
?????????? 無論什么工件的淬火對淬火油的最基本的要求是淬火油性能的穩定，尤其是淬火油的冷卻性能。淬火油是一種多組分的高分子有機化合物，隨時都在變化之中，因此對淬火油的現場管理就十分重要。淬火油的技術指標很多，有理化指標、冷卻性能指標、抗氧化性能指標、光亮性能指標、飽和蒸汽壓等。在現場主要是控制淬火油的冷卻性能。按照SH?? 0564《熱處理油》的規定是：特性溫度、800-400℃的冷卻時間和800-300℃的冷卻時間。前兩項是淬火油的高溫區冷卻性能，后一項是淬火油的低溫區冷卻性能。按照SH?? 0564《熱處理油》，淬火油冷卻性能的規定如表１：
項?????????????? 目 特性溫度℃不低于 800-400℃的冷卻時間，s,(80℃)?? 不大于 800-300℃的冷卻時間,s,?? (80℃)?? 不大于 特性溫度℃不低于 800-400℃的冷卻時間,s,?? (120℃)?? 不大于 特性溫度℃不低于 800-400℃的冷卻時間,s，(160℃)?? 不大于
普通淬火油 520 5.0
快速淬火油 600 4.0
超速淬火油 585 6.0
快速光亮淬火油 600 4.5
1號真空淬火油 600 5.5
2真空淬火油 585 7.5
1號等溫分級淬火油 600 5.0
2號等溫分級淬火油 600 5.0 600 6.0
表１淬火油冷卻性能(SH?? 0564)
２淬火油技術指標的含義
?????????? 淬火油的理化指標，如運動粘度、開口閃點、水分等可到石油公司去檢測。我國已經采用了國際上通用的40℃或100℃運動粘度。
運動粘度　熱處理油的一個重要指標，它的變化反映了淬火油的老化程度。我們用粘度比來表示。　
粘度比＝服役油的粘度／新油的粘度
正在服役油的運動粘度(40℃100℃)與新油運動粘度的比，建議不超過1.3。
?????????? 國內淬火油的運動粘度對冷油來說,是15-40mm2?? /s(40℃)，對熱油來說是15-50?? mm2?? /s(100℃)。
開口閃點：在標準條件下加熱油品，油品的蒸氣與空氣的混合物和明火接觸時，開始閃火并立即熄滅的溫度，稱為閃點。淬火油用的是開口閃點，閉口閃點一般比開口閃點低10-40℃。閃點是熱處理油的一個安全指標。由于淬火油直接與赤熱的工件接觸，與空氣接觸(非保護氣氛淬火)，所以，我國目前熱處理油的最高使用溫度應比開口閃點至少低80℃，這樣才能保證淬火過程的安全進行
水分　熱處理油的基礎油在煉制過程中的含水量是很低的，只有幾個到幾十個ppm(百萬分之一)。熱處理油中的水，可能來自空氣，油調制時的混入，冷卻器漏水等許多方面。?? 有光亮性要求的淬火油的水分應控制在無。一般來說，其它淬火油的水分不應大于痕跡(0.03%)。
?????????? 殘炭：油品在不通入空氣的條件加熱，使其蒸發，分解和焦化。排出燃燒的氣體后，所殘存的焦黑色炭渣殘留物，用質量百分數表示。形成殘炭的主要物質是油中的瀝青質，膠質，多環芳烴和油中不穩定的化合物。含硫，氧和氮化合物較多時，殘炭就高，因此，油的殘炭大小可以說明油品的精制深度，在熱氧化條件下生膠，結焦的程度。一般來說，在熱處理油中加入的添加劑越多，則它的殘炭就越多。淬火油的殘炭，一般控制在0.1-0.7%。
熱氧化安定性：目前我國采用石化行業標準SH/T0219“熱處理油熱氧化安定性測定法”。該方法的要點是：在300毫升的油樣中，放入銅絲和鐵絲作觸媒，向試樣通入干燥的空氣10l/h，在165℃連續氧化24小時后，按下述定義求出粘度比和殘炭增加值。
?????????? 粘度比＝氧化后粘度／氧化前粘度
?????????? 殘炭增加值＝氧化后殘炭／氧化前殘炭
?????????? 一般來說，熱處理油的粘度比和殘炭增加值出廠時都控制在1.5以下。
?????????? 冷卻性能　目前，我國有二個測試標準，SH/T0220和JB/T7951(該標準等效引用ISO?? 9950)。測試淬火油大多數用SH/T0220，測試水基淬火介質大多數用ISO?? 9950。測試淬火油用ISO?? 9950,顯得有些遲鈍：測試水基淬火介質用SH/T0220，顯得有些過于靈敏。采用SH/T0220的淬火油的冷卻性能指標如表１。
淬火油的冷卻機理分為三個冷卻階段，參見圖１，它們是：
第一階段為蒸汽膜階段，即膜沸騰階段。在工件周圍形成蒸汽膜，在此階段的冷卻緩慢，因為熱傳遞是通過蒸汽膜靠輻射和傳導進行的。這個均勻膜的穩定性和持久性取決于淬火油的基礎油，添加劑，淬火油的溫度和攪拌程度。
?????????? 第二個階段為核沸騰階段。穩定的膜最終破裂，淬火油與熱金屬接觸，引起核沸騰和高的脫熱效率。在此階段，熱是作為蒸汽潛熱而被移去。在此階段冷卻效果最好，最大冷卻速度和最大冷卻速度所在溫度都在此階段。第一階段和第二階段的交點，稱為特性溫度。到達特性溫度的時間稱為特性溫度秒，簡稱特溫秒。高粘度基礎油的特性溫度高，低粘度基礎油的特性溫度低。高溫區催冷劑的效果主要是提高特性溫度，使冷卻曲線向左上方移動，這樣不僅大幅度地提高了高溫區的冷卻能力，同時也相應地提高了低溫區的冷卻能力。考核高溫區冷卻能力的指標，主要是特性溫度和800-400℃的冷卻時間。特性溫度越高，冷卻時間越短，則高溫區冷卻能力就越好。按照SH?? 0564的規定，800-400℃的平均冷卻速度，普通淬火油應該大于80℃/s,快速淬火油應大于100℃/s。，超速淬火油，800-300℃的平均冷卻速度應該大于84℃/s。
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圖１　淬火油冷卻曲線示意圖
?????????? 第三個階段為對流階段，即無沸騰階段。冷卻最慢的階段，這是和在液體中熱傳導與對流熱傳遞有關。在此階段，淬火油的粘度是重要的。高粘度基礎油的低溫區冷卻能力差，低粘度基礎油的低溫區冷卻能力好。考核低溫區冷卻能力的指標，主要是特性溫度800—300℃的冷卻時間。特性溫度越高，800-300℃冷卻時間越短，則低溫區綜合冷卻能力就越好。當然主要的是冷卻時間的長短。低溫區催冷劑的主要作用就是盡量縮短800-300℃的冷卻時間　一般來說，淬火油大致從350℃進入對流階段，也就是說300℃以后的冷卻就非常緩慢了，正是油淬的優點。彈簧
３淬火油的使用壽命
?????????? 淬火油的使用壽命，可以定義為：在淬火過程中，能夠滿足工件淬火要求的最長時間。沒有添加劑的油，例如，３２機械油，１５機械油，比加入添加劑的淬火油的壽命長。而功能越多的淬火油，例如，快速光亮淬火油，等溫分級淬火油，相對地說，壽命就短些。在熱處理車間的實際操作中，存在著一個很棘手的問題：更換淬火油的標準。我們在表２給出一組數據作為參考。合金鋼彈簧
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表２　淬火油的更換指標(供參考)
項目 粘度比 開口閃點 水分 光亮性 特性溫度 800-400℃ 800-300℃
更換指標值 達到1.3 低于標準20℃ 大于0.5% 低于標準1級 低于標準20℃ 大于標準0.3秒 大于標準0.5秒
??? 上述諸項中，有一項達到就應考慮該考慮，其中的冷卻性能和光亮性能可以借助添加劑加以調整。
４小結
??? 上(shang)面(mian)我們講了一些有關熱(re)處(chu)理(li)油的基(ji)本知識，希(xi)望能對熱(re)處(chu)理(li)油的使用和管理(li)有些幫助。