实例1 紧固件热处理中淬火介质的选用 紧固件是用于机械连接、固定的一种通用零部件。紧固件热处理工艺分为加热和冷却两个过程，分别对两个过程进行合理地控制就能得到理想的热处理质量。
(1)以ML35(32、40)等为主的螺栓、螺柱、螺钉、螺母及异型非标件，因材料淬透性的问题，该类零件在热处理过程中应选用冷却速度较快的淬火介质，从而满足零件淬火的硬度、金相组织及力学性能等各方面的要求。
①当产品规格为M4～M16时，可选择3％～5％KR6480聚合物水落性淬火剂，如果选用35、35A、35s钢，可放宽至M18～M20。
②当产品规格为M10～M24时，可选择8％～10％KR7280水溶性淬火剂。
③当产品规格大于M24时，可选择10％～15％KR7280水滓性淬火剂。 ④产品以45钢为主时，可以根据产品的尺寸大小选择KR6480或KR7280。
(2)以35CrM0、40Cr、20MnTiB等为主的螺栓、螺柱、螺钉、螺母及异型非标件，选用的淬火介质如下。
①产品以35CrM0、40Cr为主，可选择KR118快速淬火油或5％～10％KR6480聚合物水溶性淬火剂。
②产品以20MnTiB，35VB为主，可选择KR7280或KR6480等淬火剂。
(3)以低碳钢10、15，20、20Cr、1018、1022、10B21等材料为主的浅层渗碳自攻螺钉、销子类等，可选用KR6480或KR118等淬火剂。
(4)以65Mn、60Si2Mn、70钢等为主的弹簧垫圈、挡圈等，可选用KR118快速淬火油。
(5)产品种类较多、尺寸跨度较大可选用KR1188或KR6480，能满足所有合金钢及一定尺寸的碳钢的淬火及渗碳淬火质量。
实例2 改进淬火介质提高GCr15钢轴承套圈淬火质量
某公司将氮基可控气氛铸链炉自动生产线应用于GCr15钢制轴承套圈淬、回火过程，淬火介质主要采用N32机械油。随着套圈尺寸的增大，有时出现淬火硬度严重不均匀和畸变等问题，采用今禹Y15T快速淬火油添加剂对N32机械油进行改性处理后，解决了套圈硬度不均，有效地控制了淬火畸变。
该公司铸链炉生产线自投产已累计淬火工件超过7000t，产品质量稳定控制在JB/T 1255—1 991标准范围之内，淬火介质以N32机械油为主，冬季也部分补充N15机械油，对淬火介质除严格控制水分含量外来采取其他检测手段，多年来也未处理淬火质量问题。
使用6年后，因旧油老化，工件淬火后表面光亮度下降 生产时油烟较大，遂将铸链炉淬火油槽整槽换用新的N32机械浊，其后不久即发现厚壁大尺寸套圈(外径＞100mm、有效壁厚＞10mm)淬火后易出现部分套圈(约占5％～20％)厚端面表面硬度不均匀、局部硬度不合格，出现6级(JB/T 1255-1991第二级别图)以上淬火组织。
在零件的端面上，硬度合格区域金相组织为2级，残留碳化物量适合，但颗粒较粗；硬度不合格区域主要为6级、8级，屈氏体形状为块状，块状屈氏体中部可见残留碳化物颗粒。 (1)质量问题分析
①原始组织均匀性较差。据查，上述问题出现期间球化退火温度超过820℃，退火组织评级为4级(JB/T 1255-1991第一级别图)，虽属合格，但由于部分碳化物颠粒较粗且分布不均，造成淬火工艺调整困难。为此对退火工序立即进行了纠正，但此前生产的退火坯已难以返工。
②淬火温度是否偏低。JB/T 1255-1991标准的编制说明，出现6级、8级淬、回火组织
显示淬火温度偏低。而提高淬火加热温度、廷长保温时间可提高奥氏体中碳、铬含量，使奥氏体成分均匀化，晶粒增大，提高淬火时过冷奥氏体稳定性，抑制珠光体类型转变，提高GCrl5钢淬透性。降低临界淬火速度。
据此，将淬火加热温度提高8～10℃、总加热时间延长10～15min进行批量生产试验，硬度不合格的问题可得以解决。但不少套圈同一零件硬度差较大，达2HRC，淬回火组织中仍不时发现局部有少量小块状屈氏体存在；同时也开始有细小针状马氏体出现，淬火变形量急剧上升。直径变动量超差率由平均不到10％上升到25％以上，零件力学性能相对劣化。由此可见．在原始组织均匀性较差的情况下单纯提高淬火加热温度及时间以解决硬度不合格的问题并不是最佳途径。
③炉膛保温性能、炉温均匀性及装炉量是否有影响。经查，装炉量均来超过工艺规范。如下规范检测炉温均匀性：空载，I、Ⅱ、Ⅲ区仪表设定温度均为850℃并已达到热稳定状态，用5支铠装热电偶在铸链带工作空间内同一横断面(590mm宽×100mm高)上同时测量左上、左下、中间、右上、右下5点温度，从进料振动导槽在铸链带上开口处(进料口)起至铸链带末端(落料口)止4750mm长度上各横断面炉温平均值如图7-l所示。
图7-1铸链妒内各横断面妒温平均值示意图
其中I区因靠近进料口且测温时进料口敞开，平均温度较低，为840℃，Ⅱ区平均温度846℃，Ⅲ区平均温度854℃，整个加热长度内炉温波动平缓。对于连续式淬火加热炉尤为重要的是工作空间内同一横断面上各点的温差，实测图示c点至d点间同一横断面上各点温差±4℃之内，炉温均匀性尚属良好。实测炉壳温升＜40℃。因此，可以排除加热炉性能与装炉量是影响均匀加热奥氏体化的因素。
④淬火介质冷却能力不足。因质量问题出现在铸链炉淬火油槽换用新N32机械油之后，而同期在箱式炉加热用旧油淬火的同类型工件末出现硬度不合格的问题。由此分析：一方面可能旧油(因掺有部分N15机械油，其成分与老化程度难以追溯)冷却能力好于新油；另一方面，在箱式炉加热淬火时工件用钩串或手提铁丝淬火篮在油中摇动冷却，工件与淬火介质之间的相对运动均匀且充分，而铸链炉淬火油槽虽然容积大，具有淬火油自动控温装置及两台齿轮油泵、一台油搅拌机使淬火槽内油温均匀并稳定控制在60～90℃之间，循环良好。但由于淬火槽深度大，油搅拌机运转所形成的油流对淬火工件表面的冲刷不均匀，油搅拌机转速越高工件淬火变形越大，并且齿轮油泵与油搅拌机运转所形成的油搅动区主要在油槽工件落料导槽的上、中部，赤热工件垂直落入油槽时瞬间通过油搅动区后即停置在油槽下部缓慢运行的提升网带上，工件与淬火油之间的运动相对缓慢且部分工件可能互相重叠．此时如淬火油自身的冷却能力不足，工件局部冷速低于临界淬火速度而产生屈氏体转变可能是造成部分套圈淬火后局部硬度不合格的主要原因。
其后采用ISO 9950标准对新旧油样的淬火冷却特性进行检测证实了这一分析。
(2)淬火介质改进及其效果 该公司认为N32机械油用于自动生产线上厚壁大尺寸套圈
淬火时其冷却能力有所不足，鉴于淬火油槽的结构紧凑难以更改，现在N32机械油尚可，决定单纯在改进淬火油的冷却特性方面进行试验。
经对比测试，该公司选用今禹Y15T快速光亮淬火油-霹加剂对该槽N32机械油进行改性处理。改性后淬火油冷速提高，最大冷速提高了20℃/s，蒸气膜阶段时间缩短近一半，最大冷速所在温度提高了50℃，有利于抑制淬火组织出现扩散型转变。
改进后的淬火油用与改进前相同的加热工艺进行厚壁大尺寸GCrl5钢制轴承套圈淬火时。硬度全部合格，同一零件硬度差在1HRC以内，淬火金相组织等级提高，屈氏体彻底消失，套圈经酸洗检查无裂纹，唯淬火变形仍较大。
经过试验，采用比正常加热温度低2～5℃，同时调减淬火油槽油搅拌机转速，其后轴承套圈淬火硬度稳定控制在64～65.5HRC，金相组织2～3级，以2级为多，外径＞100mm的套圈淬火后直径变动量超差率降至约7％，随后淬火工件近3000t，其中GCr15钢制圆锥滚子轴承套圈最大有效壁厚达15mm、非标滚轮轴承套圈最大有效壁厚达23mm，质量全部合格，减少了废品及返修损失。由于该槽N32机械油洁净度尚好，改进后工件淬火后表面光亮无污染，淬火时油烟少，改善了工件表面质量和车间生产作业环境。
根据零件材质、原始组织、淬火方式选择适当冷却特性的淬火介质，并定期监测、调整其冷却特性，在允许的范围内改进淬火介质的冷却特性，提高零件淬火后硬度及均匀性，扩大钢种的使用范围，并通过加热工艺的调整达到减少淬火变形的效果。配合控制气氛加热炉可得到淬火后光亮洁净的外观质量，减少油烟挥发，有利于实现热处理清洁生产。
实例3 齿轮淬火冷却中的质量问题及其解决办法
通常，齿轮的淬火冷却过程包括渗碳淬火、碳氮共渗淬火、感应加热淬火，以及整体加热淬火，这些工艺过程可能出现的热处理质量问题主要如下。 ①淬火后硬度不足、淬火态硬度不均、淬火硬化深度不够。 ②淬火后心部硬度过高。 ③淬火变形超差。 ④淬火开裂。
⑤油淬后表面光亮度不够。
在热处理厂出现的这类问题往往与齿轮的材质、前处理、淬火加热和淬火冷却有关。在排除材质、预先热处理和加热过程中的问题后，淬火介质及相关技术的作用就特别突出了。 淬火冷却质量问题及解决办法如下。
(1)硬度不足与硬化层深度不够 淬火冷却速度偏低是造成齿轮淬火硬度不足、硬度不均和硬化深度不够的原因。
提高所用淬火介质的低温冷却速度，往往可以增大淬硬层深度。采用冷却速度快的淬火油后，可以相应缩短工件的渗碳时问，也能获得要求的淬火硬化层深度。要求的渗碳淬硬层深度越大，这种方法缩短渗碳时问的效果越明显。
(2)淬火后心部硬度过高 这类问题可能与所选介质冷速过快或介质的低温冷却速度过高有关。除了改换淬火油，加入适当的添加剂来降低淬火油的中低温冷却速度以外，就是改用淬透性更低的钢种。
(3)淬火变形问题 淬火变形问题的解决通常要牵涉多个部门，解决的办法往往是综合措施。
提高冷却速度并设法实现均匀玲却的解决原则方法，可供参考。提高淬火冷却速度可解决大部分齿轮的淬火变形问题。比如，齿轮的内花键孔变形，往往是所选的淬火油高温冷速不足，或者说油的蒸气膜阶段过长的缘故。提高油的高温冷速并提高油在整个冷却过程的冷速，一般就能解决内花键孔的变形问题。对于中、小齿轮，尤其是比较精密的齿轮，选好用
好等温分级淬火油是控制变形必不可少的措施。
(4)齿轮淬火开裂问题 该现象主要出现在感应加热淬火中。选择好水性淬火介质，比如国内外普遍采用的PAG类淬火介质，如北京华立精细化工公司生产的今禹8-20等，代替原来使用的自来水，感应加热淬火采用PAG介质。可以获得高而均匀的淬火硬度和深而且稳定的淬硬层，淬裂危险极小，问题便解决了。
(5)表面光亮问题 有这方面要求的场合，应当选用光亮淬火油或快速光亮淬火油。通常，光亮淬火油的光亮性好则岭却速度不够高，而冷却速度很高的淬火油的光亮性则不够好。此外，热油的光亮性一般也较差，可以换新油或补加提高光亮性的添加剂。
实例4 水溶性淬火介质在汽车转向节零件上的应用 某厂生产的各种类型的汽车转向节，其年产量超过100万只，每只转向节的使用安全可靠性都与其热处理质量密切相关。过去在转向节热处理过程中，经常发现部分转向节使用标准的油介质，淬火硬度较低，调质组织金相检查迭不到要求的级别(表层组织1～4级、心部组织5～6级)。由于油的冷却能力难以满足淬硬要求，而采用水介质淬火又容易产生裂纹。通过市场考察，该厂采用南京洲联技术研究所研制的PQAT水洛性聚合物淬火剂作为产品淬火介质的配制用母液。
使用水溶性介质取代油介质淬火，关键是防止淬火裂纹的产生，选择浓度(质量分数)为10％的水溶介质淬火可满足使用要求。
结果表明：采用油介质淬火产生大量针状和块状铁素体；而采用水溶性介质淬火束出现明显针状和块状铁索体，组织级别明显优于油淬火件，满足了要求。
实例5 快速光亮淬火油提高结构钢渗氮前调质处理质量 为保证渗氮工件有较佳的综合力学性能，渗氮前的热处理一般均采用调质处理。淬火加热温度过高与淬火介质冷却能力缓慢，使奥氏体晶粒粗大与心部出现游离铁索体，导致渗氮后渗层出现网状氮化物且降低心部硬度，直接影响淬火与渗氮效果。
38CrMoAl钢采用NH快速光亮淬火油淬火，其表面硬度、淬硬层深度及表面硬度均匀性皆优于普通油淬火，且淬火变形小。在保证回火硬度的条件下，采用NH快速光亮淬火油淬火的工件，回火温度可提高20℃以上，其组织为细小索氏体，使后续渗氮层深度与硬度提高。比较见表7-1。
表7-1回火温度、硬度与渗N层质量 普通机油淬火后回火温度/℃
快速光亮油淬火后回火温度/℃
快速光亮油后回火后硬度/HRC
快速光亮油渗N层深度/mm
快速光亮油渗N层硬度/HRN
720 740 21～22 0.51～0.58 80～81 700 720 22～23 0.50～0.57 80～82 680 700 24～26 0.46～0.53 80～82 650 670 29～31 0.40～0.46 81～83 620 640 32～33 0.38～0.43 82～83 590 610 34～35 0.37～0.42 82～83 570 590 36～37 0.37～0.42 82～83
实例6 快速光亮淬火油用于中小型碳钢工件的淬火
采用T8A、45钢制造的形状复杂、易淬火变形、开裂的中小型工件，通常采用水淬油冷工艺进行淬火冷却，在操作过程中，工件在水中停留时间无法控制．淬火后性能不稳定。 采用NH快速光亮淬火油直接淬火，在保证淬火工件力学性能的前提下，可明显减小淬
火变形，避免淬火后工件开裂，尺寸φ20mm×200mm的刀杆，材质为45钢，淬火变形翘曲＜0.2mm；400mm×320mm×15mm模片垫板，淬火平行度变化＜0.2mm。碳钢和低合金铜制的尖嘴钳、固定扳手、活动扳手、剪刀刀板等，采用NH快速光亮淬火油淬火，工件性能稳定，淬火变形小，无淬火开裂现象。
淬火工艺规范如下：淬火温度860℃，盐浴加热，快速光亮淬火油油温60℃，淬火后工件为灰白色。不同尺寸试样的45钢淬火后的表面硬度见表7-2。
表7-2不同尺寸试样的45钢淬火阻后的表面硬度 试样尺寸（45钢） 表面硬度/HRC
φ10mm×120mm 约55
φ15mm×120mm 约50
φ20mm×120mm 约42
φ25mm×120mm 约36
实例7超速淬火油用于中、小型碳钢零件的淬火
T8A钢和45铜形状复杂、易淬火变形、开裂的中小型工件，通常采用水淬油玲双液淬火工艺规范。在淬火操作过程中，工件在水中停留时间无法控制，淬火后工件性能不稳定，采用NH超速淬火油直接淬火，在保证淬火工件力学性能的前提下，可明显减小淬火变形，避免淬火开裂。
以下是45钢、40Cr钢试样淬火硬度对比情况。
①45钢淬火规范如下。淬火温度860℃，盐浴炉加热，油温60℃，淬火后工件为灰白色。不同尺寸试样的45钢淬火后表面硬度见表7-3。
表7-3不同尺寸试样的45铜淬火以后的表面硬度
45钢 表面硬度/HRC
φ10mm×120mm 约52
φ12mm×120mm 约50
φ14mm×120mm 约40
φ20mm×120mm 约35
②40Cr钢淬火规范如下。淬火温度850℃，盐浴炉加热，油温60℃，淬火后工件为灰白色。不同尺寸试样的40Cr钢淬火后表面硬度见表7-4。
表7-4不同尺寸试样的40Cr钢淬火以后的表面硬度 试样尺寸 （40Cr钢） 表面硬度/HRC
φ15mm×120mm 约56
φ20mm×120mm 约54
φ25mm×120mm 约53
φ30mm×120mm 约51
φ40mm×120mm 约48
实例8 弹性元件采用超速淬火油代替轻柴油淬火
废旧钢轨轧制的载重汽车、农用车钢板弹簧，采用NH超速淬火油淬火，可获得高而均匀的硬度与较大的淬硬层深度，提高弹簧的疲劳寿命。用NH超速淬火油代替轻柴油淬火，可明显减少淬火油烟，避免工件淬火开裂。 淬火规范如下。
淬火温度860℃，盐浴加热。油温60℃，淬火后工件为灰白色。不同尺寸试样的65Mn钢淬火后表面硬度见表7-5。
表7-5不同尺寸试样的65Mn钢淬火以后的表面硬度
65Mn 表面硬度/HRC
δ9 约63
δ11 约62
δ13 约60
δ15 约58
60Si2Mn钢制大型弹性圆簧与板簧，采用NH超速淬火油淬火，可明显提高淬硬层深度和弹簧的疲劳性能，减少淬火油烟，淬火时可避免油面着火，改善工作环境。
实例9对淬火油进行除水处理，解决弹簧钢板硬度偏低、变形增大问题 某弹簧厂的一条生产线上发生过一次这样的问题：一向正常的生产线上，突然发生钢板淬火硬度偏低，变形增大事故。
在寻找原因的过程中，发现板簧淬火硬度又有降低，淬火变形也进一步增大。当该厂意识到可能是淬火油有问题后，经检查，发现上述淬火硬度不足和变形过大的原因是淬火油冷却系统有一处管壁破裂，冷却水渗透进去并部分乳化在油中造成的。乳化进油中的水量高达4％。
含水旧油的冷却介质的蒸气膜阶段太长，在高温阶段进入了第Ⅲ冷速分布区，因而，引起淬火硬度低、变形大。
对该油进行除水处理后，旧油中的水被分离和排除，油的冷却能力又得到了恢复。
实例10 采用Y35-Ⅱ等温分级淬火油解决35CrMnSiA薄壁零件变形
某厂用网带妒对图7-2所示关键零件术体进行淬火，本体零件是薄壁零件，壁厚只有2mm，对淬、回火后的变形要求较严格。本体零件淬、回火后出现尺寸变形超差比例较大，如果不解决零件尺寸变形超差问题，将势必影响产品的质量和生产成本。为此，该厂对影响零件变形的因素如加热参数、冷却介质等进行分析及试验，从中找到减少变形的方法。 经过分析和比较认为：冷却介质是影响本体零件变形的主要因素，而壁厚差也是影响本体零件变形的重要因素。采用Y35-Ⅱ等温分级淬火油作为冷却介质及对热处理前35crMnsiA钢零件的壁厚差控制在0.06mm范围内，对减少零件变形超差有着较好的作用。分批对零件进行了淬回火，表明零件变形超差只有2％～3％，热处理的质量比较稳定，满足了产品技术要求。
图7-2 关键零件本体(材质：35CrMnSiA)
实例11 改性添加剂改造汽车齿轮渗碳淬火
某厂在进口的多用炉中对该厂生产的汽车齿轮进行渗碳淬火，开始选用的是美国某公司的一种分级淬火油。一年多以后，发现渗碳淬火态齿轮的淬火硬度有明显降低，同时，淬火变形也增大。
在排除其他因素的影响之后，发现所用的分级淬火油的冷却速度分布与该种新油有较大
区别。和未经使用的新油相比，使用一年多(中同做正常补充)后的旧油，蒸气膜阶段变短、最高冷速增大、且出现最高冷速的温度明显提高。 如果按过去较普遍的说法，旧油是符合“高温冷得快，低温冷得慢”的更理想的淬火油。但在这样的旧油中淬火效果却是变形更大，硬度偏低，不如比它“不理想”的新油。
旧油在中低温阶段冷速低于新油，以至在这一阶段使其岭却速度曲线进入了第Ⅲ(即不足)冷速区，所以淬火硬度偏低。
北京华立精细化工公司对该厂旧油进行了政性添加剂改造，使该厂旧油的冷却速度分布的中低温阶段冷速提高，达到稍高于原用新油的水平。
生产应用表明，在经过这样改性的旧油中淬火后，齿轮的淬火硬度明显提高。变形量也小于或等于原用新油。
实例12 PAG淬火介质在铸件热处理上的应用
PAG淬火液不仅在一般结构钢件的感应加热淬火中获得成功应用，而且在淬硬层特别深，铸钢件或者铸铁件的感应加热淬火中也取得了满意的淬火效果。
①郑州水工机械厂为三峡大坝制造的水下闸门行走轮用导轨做中频连续淬火，导轨材质为ZG42CrMo，淬硬层深度要求大于15mm，不允许有表面裂纹。该厂采用PAG类淬火剂夸禹8-20，使用浓度14％，使淬硬层深度达到22～26mm，无裂纹，变形也很小。
②东风汽车公司发动机厂在专用的卧式淬火机床上，对EQ491发动机上的铬钼合金铸铁凸轮轴的8个凸轮做感应加热同时淬火。在进行感应淬火时，凸轮轴处于铸造毛坯状态。淬火技术要求是：表面硬度50～60HRC，桃尖硬化层深度为4.6～10.0，基圆硬化层深度为1.5～8.0mm。该厂采用11％的今禹8-20淬火液，工件完成加热后，再浸入淬火液中淬火冷却。淬火结果，凸轮轴无淬裂，各部分的淬火硬度和淬硬深度全部满足要求。
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容