什么是淬火剂?水和油做不锈钢管淬火剂各有何优缺点?

    我们知道不锈钢管经过淬火后的性能指标,同时也分析了淬火时的最理想的淬火速度。在就来讨论什么是淬火剂呢?不锈钢管厂如何选择淬火剂呢?

    所谓淬火剂,就是淬火时采用的冷却介质。我们知道,淬火时不锈钢管650550℃(C-曲线的鼻部)的范围内要求快冷,以防止奥氏体分解,即保证不锈钢管能够淬透。而在200300℃(马氏体转变区域MsMz之间)的范围内要进行缓慢冷却,以减小内应力,防止不锈钢管的变形与开裂。因此,评定淬火剂的好坏应从这两个温度范围内的冷却能力来衡量。

    (一)水淬火剂

    在目前使用的淬火剂中,水的使用极为广泛,一方面它的价格低廉,另一方面它也基本上符合淬火时冷却速度的要求。因为水(18)650550℃的温度范围内的冷却速度很快,约为600℃/秒,具有较大的冷却速度。因而可以迅速地使奥氏体过冷至马氏体区域,以保证淬火时得到马氏体组织。这是它有利的一方面。可是在马氏体区域内(200300)的冷却速度也不慢:约为270℃/秒,这种剧烈的冷却速度,大大地增加了马氏体区域的热应力与组织应力,以致引起不锈钢管的淬火缺陷。因此,对于淬透性较好的合金钢都不宜采用水做淬火剂。

    水做淬火剂时还有一些其它的缺点。首先是当水温在50℃以上时:使它在650550℃的范围内冷却能力急剧下降,仅为100℃/秒。而在200300℃马氏体区域内仍为270℃/秒。其次是当水中混有不溶水的物质(悬浊物,乳浊物)以及溶解有空气时,会大大地降低它在200℃以上的冷却能力,而使马氏体区域的冷却能力增加:这两者恰恰与我们对冷却速度的要求相反:对淬火是十分不利的。因此,为了保证淬火不锈钢管的质量,除了严格控制淬火用水的温度外,还必须保持淬火液的纯净。故油水混合物,肥皂水或溶解空气较多的水等都不能用做淬火剂。

    不锈钢管厂为了改善水的淬火性能,往往在水中加入一些酸、碱、盐,这样将使水的冷却能力发生有益的转变。即在650500℃的温度范围内的冷却速度大为增加,约为11001290℃/秒左右。而在200300℃的范中,增大的很少。与此同时:即使使用温度稍高,也无明显的不利影响。例如50%的氢氧化钠的水溶液:无论在20℃或者96℃时,其在300℃以上时的冷却速度仍比同温度的纯水为高。因此,在热处理生产实践中,广泛地采用盐和碱的水溶液做淬火介质。

    近年来,在热处理实践中常采用高浓度的苛性碱溶液(3060%苛性碱)作淬火剂,溶液温度维持在30120℃的范围内,这种溶液的淬火能力并不比水低,而开裂的可能性及变形度比水大为减少。也有推荐用5%的高锰酸钾和10%的甘油溶液作为优良淬火剂的,但观在使用还不十分广泛。

    (二)油淬火剂

    油淬火剂与水比较起来:它的优点是在300200℃的温度范围内的冷却能力几乎仅为水的110,因而减少了马氏体转变区域内的热应力,但它在650550℃的范围内冷却速度只有150℃/秒左右,所以它只能用做临界冷却速度低的不锈钢管做淬火剂。

    油淬火剂的温度在20100℃时,冷却能力无明显的变化,但油的缺点为易燃(根据油类的不同,其着火点在150200℃左右)。因此,用油做淬火剂,使用温度不宜过高,一般应在60℃以下。对于闪点较高的油-过热汽缸油,闪点310℃),亦可在200℃左右进行所谓热油淬火。此外,油还会焦结在不锈钢管的表面,形成焦层。

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