上海交通大學(xué)（200240）冀丙青

隨著我國(guó)工業(yè)化水平的不斷提高，熱處理行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)勢(shì)在必行，對(duì)處于關(guān)鍵環(huán)節(jié)的淬火冷卻介質(zhì)，會(huì)提出更高要求。因此，合理科學(xué)地配置出長(zhǎng)壽命等溫分級(jí)淬火油，對(duì)于減少環(huán)境污染，改善產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)我國(guó)熱處理行業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力有著重要的影響。

一、目的

配置出一款適用于120℃左右的等溫分級(jí)淬火油，既需要具備一定的冷卻能力，同時(shí)又能有效控制變形量，環(huán)保綠色，健康安全，設(shè)計(jì)指標(biāo)要求如表1。

冷速測(cè)試依據(jù)：JIS K2242

表1 等溫分級(jí)淬火油設(shè)計(jì)要求

二、配方組成及冷卻性能對(duì)比

1.配方簡(jiǎn)介

設(shè)計(jì)思路：600℃以上高溫區(qū)快速突破蒸汽膜階段，及早進(jìn)入沸騰階段，350℃以下則盡量緩冷，減緩變形。為了達(dá)到目的，需要合理正確地搭配基礎(chǔ)油和添加劑。配置出的最終產(chǎn)品，在此文中命名為M—22，適用溫度范圍為100～140℃。

配方中摒棄了傳統(tǒng)的焦油瀝青、乙丙烯共聚物、水楊酸鹽、丙烯酸樹(shù)脂、脂肪酸鹽等添加劑，調(diào)配后的M—22的組份如下：

①基礎(chǔ)油500N 75%～85%。

②光亮油150BS 10%～20%。

③聚異丁烯基丁二酰亞胺 0.2%～1.0%。

④復(fù)合堿性磺酸鹽 0.2%～2.0%。

⑤聚異丁烯 1.0%～4.0%。

⑥N-苯基苯胺與 2,4,4-三甲基戊烯的反應(yīng)物0.1%～0.5%。

⑦酚類(lèi)鹽 0.1%～0.5%。

⑧其他 0.1%～0.5%。

2.物理數(shù)據(jù)

為檢驗(yàn)性能，挑選了國(guó)內(nèi)使用較廣泛的兩款同級(jí)別知名產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)比，一款為出光公司的另一款為好富頓公司的MAR-TEMP 355，物理數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

3.冷卻性能

（1）冷卻曲線圖 測(cè)試依據(jù)：JIS K2242；淬火油狀態(tài)：油溫100℃，靜止?fàn)顟B(tài)，連續(xù)冷卻。圖1，圖2冷卻曲線為實(shí)測(cè)曲線，圖3冷卻曲線摘自出光公司產(chǎn)品介紹。

表2 新油典型數(shù)據(jù)對(duì)比

（2）冷卻數(shù)據(jù)對(duì)比分析 為更加方便、直觀地進(jìn)行對(duì)比，我們依據(jù)上述圖表，整理數(shù)據(jù)后列于表3。

從表3得到的H值，利用阪大式淬火烈度表5進(jìn)行查詢(xún)，得到800～300℃冷卻時(shí)間，對(duì)比時(shí)間數(shù)值見(jiàn)表4。

表4中的M—22及MAR-TEMP 355 在800～300℃的冷卻時(shí)間，測(cè)試值與查表值基本相近，出光公司的介紹值與查表所得數(shù)值有出入，根據(jù)表5及出光公司介紹的冷卻曲線圖查詢(xún)，ダフニーハイテンプオイルX 的淬火烈度H值應(yīng)為0.126 cm-1（100℃），如果按照淬火烈度0.128cm-1的數(shù)值，利用阪大式淬火強(qiáng)烈度H值表來(lái)查，ダフニーハイテンプオイルX在800～300℃的冷卻時(shí)間應(yīng)為6.7s，而非產(chǎn)品介紹圖上的6.9s，兩者相差0.2s。

圖1 M—22 冷卻曲線

圖2 MAR-TEMP 355 冷卻曲線

圖3 冷卻曲線

表3 冷卻數(shù)據(jù)對(duì)比

表3 冷卻數(shù)據(jù)對(duì)比

表4 查詢(xún)阪大式淬火烈度H值表所得時(shí)間對(duì)比值

通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，MAR-TEMP 355雖為等溫分級(jí)淬火油，但其淬火烈度數(shù)值很高，在300～ 200℃區(qū)間冷速依然較快，其冷卻特征更加接近于快速淬火油。實(shí)際在等溫淬火過(guò)程中，在650℃以上高溫區(qū)和400℃以下低溫區(qū)，并不需要快速冷卻，尤其在300～200℃之間，需要緩慢冷卻，以減少熱應(yīng)力和組織應(yīng)力綜合作用而造成的變形影響。

40℃時(shí)，M-22的粘度高出ダフニーハイテンプオイルX 很多，但兩者的冷卻效果卻基本相同。雖然M—22有較高的特性溫度，但是特征冷卻時(shí)間方面ダフニーハイテンプオイルX卻能追趕上M—22，同時(shí)在800～400℃的冷卻時(shí)間方面，ダフニーハイテンプオイルX表現(xiàn)出非常短的特性，但是800～350℃以及800～300℃的冷卻時(shí)間，兩者卻非常的接近。

從配方上可以推斷出ダフニーハイテンプオイルX使用的低粘度油品所占比例較高，高溫區(qū)主要通過(guò)大量催冷劑來(lái)提高冷速，在低溫區(qū)，則盡可能地利用油品自身的冷卻能力來(lái)冷卻；而M—22在高溫區(qū)會(huì)合理利用自身高粘度的特性來(lái)獲得一定的冷速，低溫區(qū)則需要通過(guò)少量催冷劑來(lái)調(diào)節(jié)冷速。雖然設(shè)計(jì)思路不同，但是在等溫分級(jí)淬火中，兩者均有較好的冷卻能力及變形控制效果。

表5 JIS K2242 阪大式淬火烈度 H 值 （cm-1）

三、結(jié)語(yǔ)

此款等溫分級(jí)淬火油的配方取得了理想的效果，能夠很早進(jìn)入沸騰階段，減少了蒸汽膜階段過(guò)長(zhǎng)而帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，800～400℃以及800～300℃的冷卻時(shí)間、淬火烈度等數(shù)值均較為理想，設(shè)計(jì)達(dá)到了最初的要求，其在100～140℃區(qū)間內(nèi)使用時(shí)，能夠獲得較好的冷卻能力和變形控制效果。