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真空淬火技術和真空淬火油
發布時間：
2022-06-15
孟祥冰，張祖攀
（聯澤品牌）
摘要：近年來由于環保形勢趨近，排放少的真空淬火技術得到了快速的發展。特別是在模具淬火方面基本實現了真空淬火全覆蓋，真空淬火工件的外觀和真空滲碳工件金相等級是大家比較關系的問題，選擇科學的淬火工藝和真空淬火油是解決這些問題的根本途徑。
關鍵詞：真空淬火，真空滲碳，真空淬火油
隨著科學的進步，工業產品對熱處理要求的提高，自20世紀40年代真空熱處理技術在美國和日本逐漸發展，因其無脫碳，零件表面光亮，變形小，節能環保，工藝和力學性能再現性好等優點，在目前環保形式要求下，真空淬火展現出蓬勃發展的勢頭。真空滲碳熱處理技術的成熟無疑擴大了真空熱處理技術的應用范圍。
一、真空淬火技術
?。?） 真空淬火是指：工件的淬火在真空爐內進行，淬火冷卻的介質主要是氣體（如惰性氣體）、真空淬火油和水；真空淬火以大量應用于多種零部件，如工模具鋼、高速鋼、不銹鋼滲碳鋼等；按照真空爐淬火冷卻方式的不同可以把真空爐分為真空氣淬爐、真空油淬爐以及真空水淬爐，真空滲碳技術因為需要的冷卻速度較快所以冷卻方式選擇真空淬火油冷卻。真空熱處理氣淬方式一般適合范圍：工具鋼、模具鋼、高速鋼、超高強度高等；真空熱處理油淬一般適合范圍：模具鋼、高速鋼、合金結構鋼、軸承鋼、彈簧鋼、；真空熱處理水淬一般適用范圍：航空航天行業中鈦合金的固溶處理，儀表彈性元件中的鈸青銅固溶處理，航天傳感器中的鎳基、鈷基高彈性合金，鎳基恒彈性合金等精密合金固溶處理以及不銹鋼的固溶處理。
（下圖為我公司senco-O90真空淬火油在真空滲碳狀態下工件硬度和外觀）
?。?）真空氣淬和油淬的區別
真空氣淬相對于真空油淬常規爐型、同等功率下適用范圍窄，特別是直徑較大及淬透性差的鋼材；同尺寸的爐子氣淬的成本比油淬的高，氮氣比淬火油的消耗量大，料框和爐內元件也更易損耗；真空氣淬可實現高速鋼、鈸青銅、不銹鋼以及鈦合金的真空回火；真空氣淬工件的外觀明顯優于真空油淬工件的外觀，真空油淬比氣淬的光亮度低20%-30%；真空氣淬爐應用范圍不如真空油淬爐廣泛，同樣壓力下真空油淬冷卻速度快。
二、真空淬火油
真空淬火油的特性：飽和蒸汽壓低，臨界壓強低，化學穩定性好，雜質與殘炭少，酸值低。普通真空淬火油特性指標隨液面壓強下降有明顯變化：特性溫度降低，特性時間延長，沸騰階段出現在更低溫度區間，800-400℃范圍冷卻時間比標準大氣壓下顯著延長，鋼在低氣壓下油冷卻能力下降，低溫區有較高冷速。思科工業介質可以提供快、中、慢三種冷卻性能的真空淬火油，通過采用國際最好的基礎油和添加劑，使產品達到一流產品行列；通常情況下，淬火油在真空條件下冷卻速度明顯低于常壓條件下，思科真空淬火油通過采用科學的調整，能使這種影響降到最低，即使在真空條件下依然能夠保持快速的能力。
?。?）真空淬火油的指標
|
項目 |
技術要求 |
試驗方法 |
||
|
O90 |
O90A |
O90B |
||
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運動粘度 40℃，mm2/s ≯ |
15-20 |
25-35 |
50-60 |
GB/T265 |
|
閃點（開口）,℃ ≮ |
180 |
200 |
220 |
GB/T3536 |
|
使用溫度℃ |
40-60 |
40-80 |
40-100 |
--- |
|
飽和蒸汽壓（20℃KPa）≯ |
6.7×10-3 |
6.5×10-3 |
6.5×10-6 |
GB/T11133-89 |
?。?）真空淬火油的選擇
真空油淬主要適合工件的材質包括Cr12、Cr12MoV、H13、W18Cr4V等；O90真空淬火油具有很高的冷卻速度，適合滲碳工件的淬火，能使工件得到較深的淬硬層，達到更高的金相等級，適合大尺寸模具鋼、工具鋼，軸承鋼；O90A真空淬火油適合中等尺寸的工模具鋼、軸承鋼和高速鋼；O90B適合小型工模具鋼、軸承鋼和高速鋼，能夠有效控制變形和防止開裂。
?。?）真空淬火油質量的計算
通常選用真空淬火爐，油槽的尺寸設備廠家會按照一定比例設計好，了解真空淬火油質量的計算方法有利于合理計算裝爐量，提高生產效率，同時保證設備的安全運行。一般我們選擇經驗估算的方法來確定淬火油的需求量。通常置換冷卻的淬火槽，淬火介質的重量等于同時淬火工件重量的3-7倍
900公斤工件用油為2700-6300公斤之間取4500kg，對于油類由于流動性較差，有效質量通常取80-90%所以實際需求量為：4500kg×（1.1-1.25）=4950-5625kg。
三、影響真空淬火工件外觀的因素
真空淬火往往對外觀由較高的要求，影響真空淬火工件外觀的因素較多，主要包括：真空度，漏氣率，冷卻介質特性，材料等；材料中的鐵、鉻、鎳元素與爐中殘存的氧氣和水蒸氣相互作用使表面著色；高溫時含有鉻錳元素的鋼由于產生蒸發而使表面粗糙；含鋁鈦的不銹鋼和耐熱合金對氧敏感，色變暗；冷卻其他純度不夠，微量活性雜質使工件表面著色；油淬光亮度低于氣淬；回火（特別是中高溫回火）可使光亮略低。
（下圖為使用senco-O90A真空淬火油淬火后的工件外觀，因圖片設計到客戶現場，如有不妥之處請告知）
結論：
（1）針對實際情況科學選擇真空淬火設備，可以提高工廠的效益；
（2）合理的選用真空淬火油，可以是淬火工件達到優良的性能。
參考文獻
（1）張善慶，真空油淬冷卻規律的研究（J）機械工人（熱加工）2003（4）26-28
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