在热处理中，“化学品”一词主要指用于在金属零件加热后快速冷却的淬火介质。其中最常见的是水、油和专用聚合物溶液，每种都经过选择以控制冷却速度，从而控制金属的最终性能，例如其硬度和延展性。
核心原理不在于化学品本身，而在于其以特定速度散热的能力。淬火介质的选择是控制冷却速度最关键的因素，它直接决定了最终的金属部件是坚硬易碎还是更软更具延展性。
原理：控制冷却速度
热处理是操纵金属微观结构的过程。例如，通过加热钢件，其晶体结构会发生变化。淬火的目的是通过快速冷却来“冻结”所需的高温结构，例如奥氏体，使其转变为一种非常坚硬的结构，称为马氏体。
为什么冷却速度至关重要
冷却速度决定了最终的微观结构。非常快的冷却会产生最大的硬度，但也会引入内部应力，可能导致翘曲或开裂。
较慢的冷却可以降低这些风险，但可能无法达到所需的硬度。淬火介质是用于为特定金属和零件几何形状调整完美冷却速度的工具。
常见的淬火介质类型
不同的介质以截然不同的速度散热。选择取决于金属类型、零件的厚度和复杂性以及所需的最终性能。
水
在常见的液体淬火剂中，水提供最快的冷却速度。它价格低廉且易于获得。
由于其快速且有时不均匀的冷却（由于蒸汽膜的形成），它通常用于简单的形状和需要极高硬度且不易开裂的碳钢。
盐水（盐水）
在水中添加盐（通常是氯化钠）会进一步加速冷却速度。
盐有助于破坏在零件周围形成的绝缘蒸汽膜，从而实现更均匀和更剧烈的淬火。当需要绝对最大冷却速度时使用此方法。
油
与水相比，油提供更慢、更受控的冷却速度。这使其成为合金钢、复杂形状或厚度变化的零件的理想选择。
较慢的淬火显著降低了变形和开裂的风险，使油成为齿轮和轴承等高精度部件的非常常见的选择。
聚合物溶液
与水混合的聚合物具有独特的优势：它们的冷却速度是可调的。通过改变聚合物的浓度，可以实现介于水和油之间的冷却速度。
这种灵活性使冶金学家能够为特定的合金和部件微调淬火过程，从而在硬度和减少变形之间取得平衡。
气体
氮气、氦气或氩气等气体用于真空炉中进行气体淬火过程。这提供了最慢和最受控的冷却过程。
它专用于高度敏感、高价值的合金钢（如工具钢），其中防止变形是绝对的首要任务。可以调节气体压力以精确控制冷却速度。
理解权衡：速度与控制
淬火介质的选择始终是在实现所需冶金性能和保持零件物理完整性之间的平衡。
冷却过快的风险
过于剧烈的淬火，例如对复杂的合金钢零件使用水淬，是导致问题的主要原因。
极端的冷热冲击会产生高内部应力。这可能导致可见的开裂或微观变形，使部件报废。
冷却过慢的风险
选择冷却过慢的介质，例如对低合金碳钢使用慢速油，将无法产生所需的硬度。
金属的微观结构将转变为较软的结构（如珠光体和贝氏体），而不是坚硬的马氏体，从而违背了热处理的目的。
为工作选择合适的介质
理想的淬火介质是能够以刚好足够的速度冷却钢材以达到所需硬度，且速度不过快的介质。
- 如果您的主要目标是在简单碳钢上实现最大硬度：使用水或盐水，但要注意变形的高风险。
- 如果您的主要目标是在合金钢中实现硬度和韧性的平衡：使用淬火油，它提供更安全、更受控的冷却速度。
- 如果您的主要目标是微调性能或处理复杂形状：使用聚合物淬火剂，因为它们具有可调节的冷却速度。
- 如果您的主要目标是在高价值工具钢上实现最小变形：在真空炉中使用高压气体淬火以实现最终控制。
最终，选择合适的介质是一项关键的工程决策，它直接影响最终部件的性能和可靠性。
总结表：
| 淬火介质 | 典型冷却速度 | 最适合 | 主要优势 |
|---|---|---|---|
| 水/盐水 | 非常快 | 简单碳钢形状 | 最大硬度 |
| 油 | 中等 | 合金钢、复杂形状 | 减少变形和开裂 |
| 聚合物溶液 | 可调 | 针对特定合金进行微调 | 硬度和控制的平衡 |
| 气体（例如氮气） | 慢 | 真空炉中的高价值工具钢 | 最小变形，终极控制 |
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