上海淬火冷却介质及水的冷却特性

水的物理化学特性 水是自然界中物理化学性质最稳定的物质，资源丰富，价格低廉，是上海淬火工艺中应用最广泛的上海淬火冷却介质。水的汽化热很大，在0℃时为2508kJ/kg,100℃时为2263kJ/kg，这就决定了在沸腾冷却阶段，水具有很强的冷却能力。水的热容量很大，15℃时为4.2kJ/kg·℃。由于水的黏度低、流动性好、热容量又大，所以，导热对流冷却阶段冷速较快，这是水作为上海淬火冷却介质的优势所在。 水的冷却特性 采用Φ20mm银球作为探头，加热800℃后，投入静止水或循环水中冷却，测定的冷却特性曲线是不同的。 ①20℃静止的水的冷却特性温度约为380℃，从800~380℃为蒸汽膜阶段，平均冷速约为180℃/s。380～100℃为沸腾阶段，平均冷速约为200℃／s。 ②与油相比，水作为上海淬火冷却介质的冷却速度较大。在600℃时，水的冷速为油的6倍，而在200℃时，为油的28倍。 ③水的冷却特性温度低(380℃)，三个阶段的温度与钢材的过冷奥氏体转变曲线不吻合。碳素钢的过冷奥氏体的最不稳定区域在650~500℃，这时，水正处在蒸汽膜阶段，冷却速度并不是很快，截面尺寸较大的碳钢水淬表面硬度不足或淬硬层过薄的原因就在于此。对于马氏体转变区域(300~200℃)，水的冷却速度极大，因而对形状复杂的工件易造成开裂而报废。目前市场上，常用PAG淬火液作为上海淬火介质，进行淬火。 ④水温对水的冷却能力影响很大，水温升高，冷却能力急剧下降，特别是在高温区水作为上海淬火冷却介质。另外，水温升高，特性温度明显下降，这使最大冷却速度向低温移动。因此，应严格控制淬火水槽的温度，采取措施，使水温控制在40℃以下，但是，对同一工件，特别是有较细的通孔、盲孔、内角等部件，因蒸汽的移出和水的流动受到限制，致使这些部位的区域水温升高，降低了淬火质量，可采用工件运动或水流动等方法予以改善。 ⑤工件在水中运动或者水循环，可使蒸汽膜早期破坏而进入沸腾快冷阶段，可以有效地提高工件在高温阶段的冷却速度，并可改善冷却的均匀性。对于20℃水来说，循环水可从静止水的平均冷速180℃/s提高到360℃／s，并使特性温度和最大冷速有所提高。 应指出，水中含有较多的气体或不溶或微溶的物质，都会引起水冷却能力的降低。因为水中的气体和这些外来质点能作为形成蒸汽的核心，加速蒸汽膜的形成且增加膜的稳定性，淬火时易形成软点。水中溶人盐、碱等可溶性物质时，其冷却能力会有所提高。还应指出，各地区的水质有所不同，对冷却能力也有影响。总之，水作为上海淬火冷却介质，优点很突出，缺点也很严重。 工件的质量和尺寸对水淬冷却曲线的影响 不同质量（重量）和尺寸水淬后距表面不同深度的冷却曲线是不相同的。工件尺寸越大，质量越重，距表面不同尺寸处的冷却越慢（温度越高）。 本文参考《淬火冷却技术及淬火介质》一书。 相关链接 2023年安徽黄山团建圆满结束

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