Информация о закалочных маслах и жидкостях для термообработки

Закалочное масло и жидкости для термообработки предназначены для быстрого или контролируемого охлаждения стали

Закалочное масло и жидкости для термообработки предназначены для быстрого или контролируемого охлаждения стали или других металлов в процессе закалки, отпуска или другого процесса термообработки. Закалочное масло выполняет две основные функции. Он облегчает закалку стали, контролируя теплопередачу во время закалки, и улучшает смачивание стали во время закалки, чтобы свести к минимуму образование нежелательных температурных и трансформационных градиентов, которые могут привести к увеличению деформации и растрескиванию. Нефть имеет большое преимущество перед водой из-за более высокой температуры кипения. Типичное масло имеет диапазон кипения от 230ºC до 480ºC. Это приводит к тому, что более медленная стадия конвективного охлаждения начинается раньше, что позволяет снять напряжения трансформации, что является основной проблемой при быстром водяном охлаждении. Таким образом, масло способно успешно закаливать сложные формы и сплавы с высокой прокаливаемостью.

Процесс закалки

Когда жидкости для термообработки используются для закалки металлов, охлаждение происходит в три отдельных этапа: пленочное кипение, пузырьковое кипение и конвективный теплообмен. Пленочное кипение, также известное как стадия «паровой подушки», происходит при первоначальном погружении. Контакт между поверхностью горячего металла и закалкой создает слой пара (известный как явление Лейденфроста) из-за того, что подвод тепла больше, чем отводится. Стабильность парового слоя и, следовательно, способность масла упрочнять сталь зависят от неровностей поверхности металла, присутствия оксидов, поверхностно-смачивающих добавок (которые ускоряют смачивание и дестабилизируют слой) и молекулярного состава закалочного масла ( включая присутствие более летучих побочных продуктов разложения масла). Охлаждение на этой стадии является функцией проводимости через паровую оболочку и происходит относительно медленно, поскольку паровая оболочка действует как изолятор.

Когда деталь остывает, паровая оболочка разрушается в точках, что приводит к пузырьковому кипению (сильному кипению охлаждающей жидкости). Теплообмен на этой стадии самый быстрый, при этом коэффициенты теплопередачи иногда более чем на два порядка выше, чем при пленочном кипении, в основном за счет теплоты парообразования. Температура кипения охлаждающей жидкости определяет завершение этой стадии. Точки, в которых происходит этот переход, и скорость теплопередачи в этой области зависят от общего молекулярного состава масла.

Когда деталь охлаждается ниже точки кипения охлаждающей жидкости, происходит медленное охлаждение за счет конвекции и теплопроводности (также называемое «жидкой» стадией). Скорость охлаждения на этом этапе низкая и экспоненциально зависит от вязкости масла, которая зависит от степени разложения масла. Скорость теплопередачи увеличивается с меньшей вязкостью и уменьшается с увеличением вязкости.

Идеальным гашением является такое охлаждение, при котором наблюдается небольшая стадия пара или ее отсутствие, стадия быстрого зародышеобразного кипения и медленная скорость во время конвективного охлаждения. Высокие начальные скорости охлаждения позволяют достичь полной твердости за счет закалки быстрее, чем так называемая критическая скорость превращения, а затем охлаждения с меньшей скоростью по мере того, как металл продолжает охлаждаться. Это позволяет выравнивать напряжения, уменьшая деформацию и растрескивание заготовки.

При выборе закалочных масел промышленным покупателям необходимо учитывать химический состав, свойства и особенности жидкости, необходимые для применения. Химический состав закалочной среды является основным фактором при выборе наилучшей жидкости для применения.

Натуральные масла — это неэмульгируемые продукты, используемые при механической обработке в неразбавленном виде. Они состоят из базовых минеральных или нефтяных масел и часто содержат полярные смазки, такие как жиры, растительные масла и сложные эфиры, а также противозадирные присадки, такие как хлор, сера и фосфор. Чистые масла обеспечивают наилучшую смазку и наихудшие характеристики охлаждения среди закалочных жидкостей. К тому же они, как правило, самые экономичные.

Водорастворимый и эмульсионныйжидкости представляют собой сильно разбавленные масла, также известные как жидкости с высоким содержанием воды (HWCF). Растворимые масляные жидкости образуют эмульсию при смешивании с водой. Концентрат состоит из базового минерального масла и эмульгаторов, помогающих получить стабильную эмульсию. Эти жидкости используются в разбавленной форме с концентрацией от 3% до 10% и обеспечивают хорошие характеристики смазывания и теплопередачи. Они широко используются в промышленности и являются наименее дорогими среди всех закалочных жидкостей. Водорастворимые жидкости используются в виде водомасляных эмульсий или водомасляных эмульсий. Эмульсии вода-в-масле имеют непрерывную масляную фазу и обладают превосходными смазывающими и снижающими трение качествами (т.е. формованием металлов и волочением). Эмульсии масло-вода состоят из капель масла в непрерывной водной фазе и обладают лучшими охлаждающими характеристиками (например, жидкости для резки металлов и охлаждающие жидкости для шлифования).