最常用的淬火介质是什么？了解为什么油是冶金行业的“主力军”

虽然没有一种介质适用于所有应用，但油可以说是现代冶金中最通用、使用最广泛的淬火介质。它提供了一种受控的冷却速度，既能使大多数常见的合金钢硬化，又足够慢，能最大限度地减少变形和开裂的风险，而变形和开裂是水或盐水等更剧烈的淬火剂的主要问题。

最常见的淬火介质不一定是“最好”的。理想的选择完全取决于钢的类型和所需的最终性能，需要在硬度需求和开裂风险之间取得平衡。

淬火原理：控制冷却速度

淬火的全部目的是以特定的速度冷却加热的钢件。这种冷却速度可以锁定所需的微观结构，进而决定材料的最终机械性能。

当钢被加热到临界温度时，其内部晶体结构会发生变化。如果冷却速度非常快，碳原子就会被困在这个结构中，形成一种非常坚硬和脆的相，称为马氏体。

如果冷却速度较慢，原子就有时间重新排列成更软、更具延展性的结构，如珠光体或贝氏体。淬火剂的作用是精确管理这种冷却速度。

当热金属进入液体时，它不会以恒定的速度冷却。它会经历三个不同的阶段：

淬火剂的有效性取决于它在这三个阶段中的表现。

淬火介质根据其吸热能力进行排名，这与其冷却强度直接相关。

盐水是水和盐（通常是氯化钠）的混合物。盐晶体剧烈地破坏初始蒸汽膜，使部件几乎立即进入快速核态沸腾阶段。

这提供了最剧烈的淬火，但带来了最高的变形和开裂风险。它通常用于需要最大硬度的简单低碳钢。

水提供非常快的冷却速度，而且便宜易得。然而，它倾向于形成稳定的蒸汽膜，这可能导致冷却不均匀和软点。

像盐水一样，其高冷却强度会产生显著的内应力，使其适用于简单的碳钢，但对于大多数合金钢来说过于剧烈。

油提供的冷却速度比水慢得多。其较高的沸点意味着初始的、缓慢冷却的蒸汽膜阶段持续时间更长，并且向对流阶段的过渡不那么剧烈。

这种“较慢”的淬火仍然足够快，可以使各种合金钢完全硬化，同时显著降低热冲击和开裂的风险。这种有效性和安全性的平衡是油如此常见的原因。

对于某些高合金钢（通常称为“空冷钢”），即使是油也过于剧烈。这些材料被设计成以非常慢的冷却速度转变为马氏体。

淬火通过静止或强制空气进行。这是最温和的方法，产生最小的内应力，对于像工具模具这样复杂且尺寸敏感的部件至关重要。

选择淬火剂是一个平衡行为。冷却钢的速度越快，它就越硬，但损坏部件的风险也越大。

快速淬火最大限度地形成了坚硬的马氏体，但这种结构也非常脆。所得部件几乎总是必须经过回火（重新加热到较低温度）以恢复一些韧性并降低脆性。

淬火的主要危险是热冲击。如果部件的一个部分比另一个部分冷却得快得多，由此产生的内应力可能导致其翘曲、变形或灾难性开裂。水和盐水等剧烈的淬火剂大大增加了这种风险。

如果油的闪点被超过，油淬火会带来明显的火灾风险。此外，所有液体淬火剂都可能带来处置挑战，盐水对部件和淬火设备都具有高度腐蚀性。

您的选择必须以材料的淬透性为指导——即其形成马氏体的内在能力。

最终，掌握热处理在于选择能够精确控制材料最终性能的淬火剂。