淬火油理化指标的含义

来源:金属热处理标准应用手册作者:樊东黎

  【中国冶金工业网】淬火油是一种多组分的高分子有机化合物,随时都在变化之中,因此对淬火油的现场管理就十分重要。淬火油的技术指标很多,有理化指标、冷却性能指标、抗氧化性能指标、光亮性能指标、饱和蒸汽压等。在现场主要是控制淬火油的冷却性能。下面来了解下猝火油各理化指标的含义。淬火油的理化指标,如运动粘度、开口闪点、水分等可到石油公司去检测。我国已经采用了国际上通用的40℃或100℃运动粘度。

  运动粘度:热处理油的一个重要指标,它的变化反映了淬火油的老化程度。我们用粘度比来表示。

  粘度比=服役油的粘度/新油的粘度

  正在服役油的运动粘度(40℃100℃)与新油运动粘度的比,建议不超过1.3。

  国内淬火油的运动粘度对冷油来说,是15-40mm2 /s(40℃),对热油来说是15-50 mm2 /s(100℃)。

   开口闪点:在标准条件下加热油品,油品的蒸气与空气的混合物和明火接触时,开始闪火并立即熄灭的温度,称为闪点。淬火油用的是开口闪点,闭口闪点一般比开口闪点低10-40℃。闪点是热处理油的一个安全指标。由于淬火油直接与赤热的工件接触,与空气接触(非保护气氛淬火),所以,我国目前热处理油的最高使用温度应比开口闪点至少低80℃,这样才能保证淬火过程的安全进行。

  水分:热处理油的基础油在炼制过程中的含水量是很低的,只有几个到几十个ppm(百万分之一)。热处理油中的水,可能来自空气,油调制时的混入,冷却器漏水等许多方面。 有光亮性要求的淬火油的水分应控制在无。一般来说,其它淬火油的水分不应大于痕迹(0.03%)。

  残炭:油品在不通入空气的条件加热,使其蒸发,分解和焦化。排出燃烧的气体后,所残存的焦黑色炭渣残留物,用质量百分数表示。形成残炭的主要物质是油中的沥青质,胶质,多环芳烃和油中不稳定的化合物。含硫,氧和氮化合物较多时,残炭就高,因此,油的残炭大小可以说明油品的精制深度,在热氧化条件下生胶,结焦的程度。一般来说,在热处理油中加入的添加剂越多,则它的残炭就越多。淬火油的残炭,一般控制在0.1-0.7%。 热氧化安定性:目前我国采用石化行业标准SH/T0219“热处理油热氧化安定性测定法”。该方法的要点是:在300毫升的油样中,放入铜丝和铁丝作触媒,向试样通入干燥的空气10l/h,在165℃连续氧化24小时后,按下述定义求出粘度比和残炭增加值。

  粘度比=氧化后粘度/氧化前粘度 残炭增加值=氧化后残炭/氧化前残炭

  一般来说,热处理油的粘度比和残炭增加值出厂时都控制在1.5以下。

  冷却性能:目前,我国有二个测试标准,SH/T0220和JB/T7951(该标准等效引用ISO 9950)。测试淬火油大多数用SH/T0220,测试水基淬火介质大多数用ISO 9950。测试淬火油用ISO 9950,显得有些迟钝:测试水基淬火介质用SH/T0220,显得有些过于灵敏。采用SH/T0220的淬火油的冷却性能指标。

  淬火油的冷却机理分为三个冷却阶段,它们是:

  第一阶段为蒸汽膜阶段,即膜沸腾阶段。在工件周围形成蒸汽膜,在此阶段的冷却缓慢,因为热传递是通过蒸汽膜靠辐射和传导进行的。这个均匀膜的稳定性和持久性取决于淬火油的基础油,添加剂,淬火油的温度和搅拌程度。

  第二个阶段为核沸腾阶段。稳定的膜最终破裂,淬火油与热金属接触,引起核沸腾和高的脱热效率。在此阶段,热是作为蒸汽潜热而被移去。在此阶段冷却效果最好,最大冷却速度和最大冷却速度所在温度都在此阶段。第一阶段和第二阶段的交点,称为特性温度。到达特性温度的时间称为特性温度秒,简称特温秒。高粘度基础油的特性温度高,低粘度基础油的特性温度低。高温区催冷剂的效果主要是提高特性温度,使冷却曲线向左上方移动,这样不仅大幅度地提高了高温区的冷却能力,同时也相应地提高了低温区的冷却能力。考核高温区冷却能力的指标,主要是特性温度和800-400℃的冷却时间。特性温度越高,冷却时间越短,则高温区冷却能力就越好。按照SH 0564的规定,800-400℃的平均冷却速度,普通淬火油应该大于80℃/s,快速淬火油应大于100℃/s。,超速淬火油,800-300℃的平均冷却速度应该大于84℃/s。

  第三个阶段为对流阶段,即无沸腾阶段。冷却最慢的阶段,这是和在液体中热传导与对流热传递有关。在此阶段,淬火油的粘度是重要的。高粘度基础油的低温区冷却能力差,低粘度基础油的低温区冷却能力好。考核低温区冷却能力的指标,主要是特性温度800—300℃的冷却时间。特性温度越高,800-300℃冷却时间越短,则低温区综合冷却能力就越好。当然主要的是冷却时间的长短。低温区催冷剂的主要作用就是尽量缩短800-300℃的冷却时间 一般来说,淬火油大致从350℃进入对流阶段,也就是说300℃以后的冷却就非常缓慢了,正是油淬的优点。