一般模具可采用水、水溶液或油作淬火介質;對要求精度高、性能好的模具,需采用熱油、熔鹽、熔堿等作為淬火介質。理想淬火介質在奧氏體最不穩(wěn)定區(qū)(400~650℃)冷卻能力大,以保證只發(fā)生奧氏體向馬氏體的轉變;在馬氏體形成區(qū)(200~300℃)冷卻能力小,防止變形開裂,以保證淬火質量。對冷卻介質的基本要求是:在鋼的過冷奧氏體的不穩(wěn)定溫度范圍內(nèi)具有足夠的冷卻能力;鋼在低溫相變溫度區(qū)域具有較低的冷卻速度,避免變形、開裂的發(fā)生;介質在使用條件下有合適的粘度,成分穩(wěn)定,在使用過程中不易變質或降低冷卻性能;經(jīng)濟、不易燃、不易爆,無毒。
淬火介質可分為兩類:一類是淬火時發(fā)生物態(tài)變化的,即主要淬火介質汽化,將模具的熱量帶走。屬于這類淬火介質的,有水、水溶液與油。另一類是淬火時不發(fā)生物態(tài)變化的,冷卻是靠淬火介質的對流、傳導與輻射作用將高溫模具的熱量帶走。屬于這類淬火介質的,有溶鹽、溶堿與空氣。當這類淬火介質導熱性好、比熱大、粘度小、使用溫度低時,有大的淬火冷卻能力。
用清水作淬火介質,只適用形狀簡單的碳鋼模具。生產(chǎn)中常用自來水作淬火介質,使用新水時往往效果不好。困為自來水含有可溶性礦物質,當高溫模具淬火水中時,模具周圍水溫迅速升高,溶于水中的礦物質迅速分解形成不溶性的白色沉淀物,易使模具表面出現(xiàn)淬火軟點。應分批進行換水時,在更換水后,先用熾熱的廢鋼鐵件淬入水中,去除氣體、雜質,以保證隨后模具淬火質量。
鹽水、堿水溶液,常應用于形狀簡單、尺寸較大的碳鋼模具及低合金鋼簡單實體模具的淬火,對淬透性較差的鋼制模具可獲得較深的淬硬層,并可減小模具的淬裂傾向。采用鹽水或堿水溶液作冷卻介質,蒸汽膜冷卻時間減短,特征溫度升高,冷卻能力大為增加。模具在鹽水或堿水溶液中淬火,堿水易灼傷人的皮膚,對設備、儀表也有腐蝕作用,因而其應用受到一定的限制。
油冷卻適用于合金鋼模具及小截面的碳鋼模具,油冷卻更近似于所要求的冷卻情況。但由于油的比熱小,導熱率低、粘度大,其總的冷卻能力仍比水小一般油溫在60~80℃時具有較好的冷卻能力,在此溫度范圍內(nèi),可降低油的粘度,提高其冷卻能力,又不至于使油過早地老化。一般油溫不超過120℃,油溫過高,則使油的著火危險性增加。油的攪拌與循環(huán)能改善油的冷卻能力,使模具冷卻迅速均勻,防止局部過熱。
堿浴常應用于截面不大、形狀復雜、變形要求小的碳鋼模具及低合金鋼模具的分級淬火。堿浴冷卻能力介于水與油之間,它既能保證奧氏體向馬氏體轉變,又能大大減小內(nèi)應力,從而減小模具變形與開裂傾向。堿浴的冷卻能力除與其本身的比熱、導熱率、流動性有關外,還與其含水量、使用溫度有關。含水量一般控制在3%~6%,堿浴加水可降低熔點,增大流動性。為防止堿浴老化,在配堿浴時,可加入少量KNO3與NaNO2,以提高堿浴流動性,使雜技下沉,防止冷卻能力降低、結硬殼。
硝鹽浴的冷卻特性與堿浴相近,主要應用于截面小、形狀復雜、變形要求小的合金鋼模具的分級淬火及等溫淬火。硝鹽浴冷卻能力比油略小,但加水后比油稍大。它能保證奧氏體向馬氏體轉變,減小淬火內(nèi)應力,并大大減小變形開裂傾向。
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