飞雕环保节能淬火术——论“擦油水冷”双液淬火

论文摘要：淬火介质是实施淬火工艺的重要保证，对金属材料热处理后工件的质量有着很大的影响。武汉理工大学有一种节能环保淬火技术．“擦油水冷”双液淬火法，又称“飞雕淬火法”(飞雕技术创新之一)，非常值得推广。这种淬火方法适合结构简单的低碳钢、中碳钢、低合金结构钢及不锈钢的淬火和表面防锈处理。

论文关键词：淬火介质；双液淬火；飞雕淬火

0前言

金属进行淬火处理时，需要将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间，随即浸入淬火介质中快速冷却。钢的淬火(配合一定温度的回火)是热处理工艺中最重要、也是用途最广泛的工序。根据加热温度的不同、加热速度的快慢、加热介质及热源条件、淬火部位的不同及冷却方式不同，淬火方法有多种分类方法。

生产实践中应用最广泛的淬火分类是以冷却方式的不同划分的。主要有：单液淬火、双液淬火、马氏体分级淬火、贝氏体等温淬火、复合淬火、特殊工件也采用压缩空气淬火(风淬)、喷雾淬火、喷流淬火、预冷淬火法(在空气、水、油预冷以及擦水、擦油预冷)。

常用的淬火介质有：水、水玻璃水溶液、过饱和硝盐水溶液介质、氯化锌．碱光亮淬火介质、聚乙烯醇水溶液、矿物油、碱水、熔盐、熔碱等。

1“飞雕淬火术”一“擦油水冷”双液淬火法

淬火介质是实施淬火工艺过程的重要保证，对金属材料热处理后工件的质量有着很大的影响。武汉理工大学工程训练中心有一种节能环保淬火技术一“擦油水冷”双液淬火法，又称“飞雕淬火术”(飞雕技术创新之一)，非常值得推广。这种淬火方法适合结构简单的低碳钢、中碳钢、低合金结构钢及不锈钢的淬火和表面防锈处理。如：学生实训的产品小榔头、手柄、异形非标螺母及丝杆。特别是小榔头，全国理工科大学生、中专生、技校生及职业学校学生的钳工和金工实习，或实训大多数要制作小榔头。小榔头用这种方法淬火，非常方便。这样制作小榔头不仅可以提高硬度，而且可以防锈，学生还可以了解热处理知识。

这种方法非常简单，就是把擦洗机床、维修机床后不要的油棉纱放入水(最好是热水)中，做成淬火介质。那么，薄薄一层油就会浮出水面，形成上油下水淬火介质一“飞雕淬火液”，此法可取代“水淬油冷”介质。在传统双液淬火中用得最多的是先水后油法，而且水油分开，因为这样可以保证淬火硬度。虽然现在厨房所用菜刀已普及为不锈钢，但以前厨房所用铁匠打的菜刀为夹钢，即刃口为钢，刀体为铁，其淬火方法就是先油后水，也有用马尿淬火的。

我们在生产实践中，当水中发出“咝”声，到“咝”声微弱时立即取出。另一种方法是利用手感考察在水中的震动，震动开始减弱时立即取出。取出后在空气中冷却。这样做的目的是不用再加热回火，更节能环保，让其自回火。

对于某些局部淬火件，如錾子、扁铲等利用冷却的余热进行回火，叫自回火。自回火是利用工件的内外温差造成的温差使得淬火部分达到自回火。一般用在表面淬火的产品，控制冷却时间，使表面冷到一定的温度后停止冷却，这样靠余热回火。主要用在尺寸质量效应较大的工件上，例如：表面层淬完火后，其中部仍然有600—700℃的余温，那么余温传递到淬完火的表面层，就是一个自回火过程。在生产实践中进行自回火，主要靠零件表面色彩来控制温度，如黄色为220—255℃、蓝色为300～315℃。也可以用测温笔或表面测温接触温度计进行测温。低碳钢淬火时，由于Ms点温度较高(>350℃)，淬火时得到的低碳马氏体，在淬火冷中途便得到回火，获得回火马氏体组织，使钢的强度及韧性均得到提高。所以，低碳钢会发生自回火(或称“淬回火”)。我们配制的“飞雕淬火液”双液淬火介质节能环保，一般工厂油棉纱都是随垃圾一起倒掉，很不环保。如果把油棉纱反复泡热水或冷水(冷水在淬火中也可变热)，也可以把维修机器的废机油及皂化液等收集起来，不随意乱倒，再和水混合在一起，油及皂化液的比例不要超过10％。这样，既环保又节能。其淬火介质不易老化，使用寿命长，并具有优良防锈、防腐性能。也不用担心淬火介质不纯及淬火介质有杂质等问题。 2其他常见淬火介质特性如下：

化学工业出版社2009年2月出版的《热处理实用淬火介质精选》一书介绍了各类淬火介质近400个品种和规格。但主要有下列3类淬火介质其特性如下：

(1)纯水是应用最早、最广泛、最经济的淬火介质，它价廉易得、无毒、不燃烧、物理化学性能稳定、冷却能力强。通过控制水的温度、提高压力、增大流速、采用循环水、利用磁场作用等，均可以改善水的冷却特性，减少变形和开裂，获得比较理想的淬火效果。但由于这些方法需增加专门设备，且工件淬火后性能不是很稳定，所以没有能得到广泛推广应用。所以，纯水只适合于少数含碳量不高、淬透性低且形状简单的钢件淬火之用。多数工件用纯水淬火易开裂，淬裂的原因是众所周知的：纯水的低温冷却速度太快。这是纯水的一大缺点。纯水因为水温升高，冷却的蒸汽膜阶段会迅速延长，使这种因素引起的内应力长期存在，为产生变形提供了塑性好、应力大和作用时间长的条件，因此不仅引起严重的硬度不均，更会加大工件的淬火畸变。纯水的冷却特性对水温特别敏感。

(2)淬火油通常以精制程度较高的中性石蜡基油为基础油，它具有闪点高、粘度低、油烟少，抗氧化性与热稳定性较好，使用寿命长等优点，淬火油只使用于淬透性好、工件壁厚不大、形状复杂、要求淬火变形小的工件。淬火油对周围环境的污染大，淬火时容易引起火灾。

(3)熔盐易老化，对工件有氧化及腐蚀的作用。熔碱有氢氧化钠，氢氧化钾等，它具有较大的冷却能力，工件加热时若未氧化，淬火后可获得银灰色的洁净表面，也有一定的应用。但熔碱蒸气具有腐蚀性，对皮肤有刺激作用，使用时要注意通风和采取防护措施。

3结语

“飞雕淬火液”双液淬火介质特性-节能环保。由于“飞雕淬火液”是油上水下的双液介质，且水中有杂质，是质优、价廉、性能优异的淬火介质，实际上比纯水更适合，水中的固体微粒(碎铁屑、铜屑及泥沙等)及皂化液，有助于工件表面之洗净作用及破坏蒸气膜作用，使得冷却速度增加，可防止淬火斑点的发生。由于普通机油与纯水的冷却速度分布曲线之间有很宽广的空白地带，而“飞雕淬火液”可以部分填补这个空白地带。因此淬火处理，不用纯水而用混合水之淬火技术是很重要的观念。还有，这种油上水下淬火介质，因油(5％～10％)少水多，则生产环境清洁、不易燃烧、极少烟气，淬火时因水占90％～95％，所以油温不会很高。淬火后工件无需清洗、不用回火，非常节能环保，生产成本低。使用浓度低，粘度小，工件带出极少量油，又可以防锈。可以避免“油淬不硬而水淬又裂”现象。

低碳钢淬火时，淬火介质不需要加废机油，只要有油棉纱即可，其淬火效果比不加油棉纱效果要好得多，工件表面要光亮得多；中碳钢淬火时，可以加废机油及废皂化液等。当然，这种淬火方法只适合结构简单的低碳钢及中碳钢的淬火和表面防锈处理。“飞雕淬火术”可以显著节省能源和资源，有利于保护环境。这是一项值得推广应用的先进的科学技术，可有效减小零部件畸变，防止零部件开裂，提高热处理质量的技术。此法有着广阔的推广、应用发展前景，有利于实现可持续发展。