淬火油基本知识详解

　　淬火油基本知识

　　1前言

　　无论什么工件的淬火对淬火油的最基本的要求是淬火油性能的稳定，尤其是淬火油的冷却性能。淬火油是一种多组分的高分子有机化合物，随时都在变化之中，因此对淬火油的现场管理就十分重要。

　　淬火油的技术指标很多，有理化指标、冷却性能指标、抗氧化性能指标、光亮性能指标、饱和蒸汽压等。

　　在现场主要是控制淬火油的冷却性能。按照SH 0564《热处理油》的规定是：特性温度、800-400℃的冷却时间和800-300℃的冷却时间。前两项是淬火油的高温区冷却性能，后一项是淬火油的低温区冷却性能。按照SH 0564《热处理油》，淬火油冷却性能的规定如表1：

　　项 目 特性温度℃不低于 800-400℃的冷却时间，s,(80℃) 不大于 800-300℃的冷却时间,s, (80℃) 不大于 特性温度℃不低于 800-400℃的冷却时间,s, (120℃) 不大于 特性温度℃不低于 800-400℃的冷却时间,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号真空淬火油 600 5.5

　　2真空淬火油 585 7.5

　　1号等温分级淬火油 600 5.0

　　2号等温分级淬火油 600 5.0 600 6.0

　　表1淬火油冷却性能(SH 0564)

　　2淬火油技术指标的含义

　　淬火油的理化指标，如运动粘度、开口闪点、水分等可到石油公司去检测。

　　我国已经采用了国际上通用的40℃或100℃运动粘度。

　　运动粘度　热处理油的一个重要指标，它的变化反映了淬火油的老化程度。我们用粘度比来表示。

　　粘度比=服役油的粘度/新油的粘度

　　正在服役油的运动粘度(40℃100℃)与新油运动粘度的比，建议不超过1.3。

　　国内淬火油的运动粘度对冷油来说,是15-40mm2 /s(40℃)，对热油来说是15-50 mm2 /s(100℃)。

　　开口闪点：在标准条件下加热油品，油品的蒸气与空气的混合物和明火接触时，开始闪火并立即熄灭的温度，称为闪点。淬火油用的是开口闪点，闭口闪点一般比开口闪点低10-40℃。闪点是热处理油的一个安全指标。

　　由于淬火油直接与赤热的工件接触，与空气接触(非保护气氛淬火)，所以，我国目前热处理油的最高使用温度应比开口闪点至少低80℃，这样才能保证淬火过程的安全进行

　　水分　热处理油的基础油在炼制过程中的含水量是很低的，只有几个到几十个ppm(百万分之一)。热处理油中的水，可能来自空气，油调制时的混入，冷却器漏水等许多方面。 有光亮性要求的淬火油的水分应控制在无。一般来说，其它淬火油的水分不应大于痕迹(0.03%)。

　　残炭：油品在不通入空气的条件加热，使其蒸发，分解和焦化。排出燃烧的气体后，所残存的焦黑色炭渣残留物，用质量百分数表示。形成残炭的主要物质是油中的沥青质，胶质，多环芳烃和油中不稳定的化合物。含硫，氧和氮化合物较多时，残炭就高，因此，油的残炭大小可以说明油品的精制深度，在热氧化条件下生胶，结焦的程度。

　　一般来说，在热处理油中加入的添加剂越多，则它的残炭就越多。淬火油的残炭，一般控制在0.1-0.7%。

　　热氧化安定性：目前我国采用石化行业标准SH/T0219“热处理油热氧化安定性测定法”。该方法的要点是：在300毫升的油样中，放入铜丝和铁丝作触媒，向试样通入干燥的空气10l/h，在165℃连续氧化24小时后，按下述定义求出粘度比和残炭增加值。

　　粘度比=氧化后粘度/氧化前粘度

　　残炭增加值=氧化后残炭/氧化前残炭

　　一般来说，热处理油的粘度比和残炭增加值出厂时都控制在1.5以下。

　　冷却性能　目前，我国有二个测试标准，SH/T0220和JB/T7951(该标准等效引用ISO 9950)。

　　测试淬火油大多数用SH/T0220，测试水基淬火介质大多数用ISO 9950。测试淬火油用ISO 9950,显得有些迟钝：测试水基淬火介质用SH/T0220，显得有些过于灵敏。采用SH/T0220的淬火油的冷却性能指标如表1。

　　淬火油的冷却机理分为三个冷却阶段，参见图1，它们是：

　　第一阶段为蒸汽膜阶段，即膜沸腾阶段。在工件周围形成蒸汽膜，在此阶段的冷却缓慢，因为热传递是通过蒸汽膜靠辐射和传导进行的。这个均匀膜的稳定性和持久性取决于淬火油的基础油，添加剂，淬火油的温度和搅拌程度。

　　第二个阶段为核沸腾阶段。稳定的膜最终破裂，淬火油与热金属接触，引起核沸腾和高的脱热效率。在此阶段，热是作为蒸汽潜热而被移去。在此阶段冷却效果最好，最大冷却速度和最大冷却速度所在温度都在此阶段。

　　第一阶段和第二阶段的交点，称为特性温度。到达特性温度的时间称为特性温度秒，简称特温秒。高粘度基础油的特性温度高，低粘度基础油的特性温度低。高温区催冷剂的效果主要是提高特性温度，使冷却曲线向左上方移动，这样不仅大幅度地提高了高温区的冷却能力，同时也相应地提高了低温区的冷却能力。

　　考核高温区冷却能力的指标，主要是特性温度和800-400℃的冷却时间。特性温度越高，冷却时间越短，则高温区冷却能力就越好。按照SH 0564的规定，800-400℃的平均冷却速度，普通淬火油应该大于80℃/s,快速淬火油应大于100℃/s。，超速淬火油，800-300℃的平均冷却速度应该大于84℃/s。

　　第三个阶段为对流阶段，即无沸腾阶段。冷却最慢的阶段，这是和在液体中热传导与对流热传递有关。在此阶段，淬火油的粘度是重要的。高粘度基础油的低温区冷却能力差，低粘度基础油的低温区冷却能力好。

　　考核低温区冷却能力的指标，主要是特性温度800—300℃的冷却时间。特性温度越高，800-300℃冷却时间越短，则低温区综合冷却能力就越好。当然主要的是冷却时间的长短。

　　低温区催冷剂的主要作用就是尽量缩短800-300℃的冷却时间　一般来说，淬火油大致从350℃进入对流阶段，也就是说300℃以后的冷却就非常缓慢了，正是油淬的优点。

　　3淬火油的使用寿命

　　淬火油的使用寿命，可以定义为：在淬火过程中，能够满足工件淬火要求的最长时间。

　　没有添加剂的油，例如，32机械油，15机械油，比加入添加剂的淬火油的寿命长。而功能越多的淬火油，例如，快速光亮淬火油，等温分级淬火油，相对地说，寿命就短些。在热处理车间的实际操作中，存在着一个很棘手的问题：更换淬火油的标准。我们在表2给出一组数据作为参考。

　　表2　淬火油的更换指标(供参考)

　　项目 粘度比 开口闪点 水分 光亮性 特性温度 800-400℃ 800-300℃

　　更换指标值 达到1.3 低于标准20℃ 大于0.5% 低于标准1级 低于标准20℃ 大于标准0.3秒 大于标准0.5秒

　　上述诸项中，有一项达到就应考虑该考虑，其中的冷却性能和光亮性能可以借助添加剂加以调整。

　　4小结

　　上面我们讲了一些有关热处理油的基本知识，希望能对热处理油的使用和管理有些帮助。

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