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齿轮热处理常用淬火冷却介质考虑哪些方面

淬火冷却介质是影响淬火工艺和零件热处理质量的关键因素之一。生产实践已经证明,在齿轮热处理过程中淬火冷却介质的选择及应用非常重要,如果选择不当,有可能导致齿轮的淬火质量达不到产品的技术要求,甚至出现废品。对此,应根据产品技术及性能要求,正确选择淬火冷却介质,不仅可以改善齿轮的金相组织,提高表面与心部硬度、淬硬层深度,而且还可以防止开裂并减少齿轮淬火变形,提高精度,减小加工余量,从而降低产品成本,提高齿轮热处理质量。


齿轮淬火冷却介质的选择应同时从以下五个方面加以考虑:钢的碳含量,钢的淬透性高低,齿轮的有效厚度,齿轮的形状复杂程度,允许的变形大小。


当前用于淬火冷却介质主要有各种淬火油、水溶性淬火冷却介质、高压气体、熔盐及水(包括盐水、碱水)等。表1为几种淬火冷却介质的特性和使用范围。

几种淬火冷却介质的特性和使用范围

淬火冷却介质种类

特性

应用范围

剧烈冷却介质,工件易变形开裂,随着水温的升高,冷却性能变缓

中碳碳钢及

低碳钢的马氏体淬火

盐、碱水溶液

冷却时,蒸气膜易破,冷速比水大

大型碳钢工件

冷却比水慢,易燃,有烟

中碳、低碳合金钢等

水溶性淬火介质

冷速依其浓度变化,多逆溶性,高温冷却快,低温慢,不燃烧,无污染

各种钢铁材料淬火

熔盐

硝盐混合物、混合碱浴

等温分级淬火

高压气体

N2H2ArHe

在高压气体中淬冷可达到油的冷速,

由于冷却均匀,工件变形小

合金钢工件在真空炉中

加热或低压渗碳后淬火


下面讲一下水:

水包括盐水、碱水,适用于一些含碳量低、淬透性差且形状简单齿轮的调质淬火和感应加热淬火等。


1.自来水

自来水既适于喷淋淬火,也适于浸液淬火,是最清洁、最廉价的淬火冷却介质,但因其冷速快,工件会产生巨大应力,易产生变形与开裂。


例如,中碳钢和中碳低合金钢制造的形状简单的齿轮,可以使用自来水作为淬火冷却介质,其淬火水压力一般为0.1~0.4MPa,水温15~30℃时,同时加热淬火的喷水冷却时间tc可按下式计算:

tc=(1~2)th

式中,th——同时加热淬火法的加热时间(s)。


2.盐水

淬火用盐水,如德润宝(Derunbao)淬火盐水 (Aqua-rapid),它的主要作用在于缩短蒸气膜阶段, 加强溶液的冷却作用。主要用于碳素钢的淬火,能显著提高其淬火硬度。由于使用淬火盐水产品的牌号不同,可使淬火件得到银色、浅灰色或黑色的表面。


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