一款等溫分級淬火油的配方組成

上海交通大學（200240）冀丙青

隨著我國工業化水平的不斷提高，熱處理行業的產業升級勢在必行，對處于關鍵環節的淬火冷卻介質，會提出更高要求。因此，合理科學地配置出長壽命等溫分級淬火油，對于減少環境污染，改善產品質量，增強我國熱處理行業的綜合競爭力有著重要的影響。

一、目的

配置出一款適用于120℃左右的等溫分級淬火油，既需要具備一定的冷卻能力，同時又能有效控制變形量，環保綠色，健康安全，設計指標要求如表1。

冷速測試依據：JIS K2242

表1 等溫分級淬火油設計要求

二、配方組成及冷卻性能對比

1.配方簡介

設計思路：600℃以上高溫區快速突破蒸汽膜階段，及早進入沸騰階段，350℃以下則盡量緩冷，減緩變形。為了達到目的，需要合理正確地搭配基礎油和添加劑。配置出的最終產品，在此文中命名為M—22，適用溫度范圍為100～140℃。

配方中摒棄了傳統的焦油瀝青、乙丙烯共聚物、水楊酸鹽、丙烯酸樹脂、脂肪酸鹽等添加劑，調配后的M—22的組份如下：

①基礎油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物0.1%～0.5%。

⑦酚類鹽 0.1%～0.5%。

⑧其他 0.1%～0.5%。

2.物理數據

為檢驗性能，挑選了國內使用較廣泛的兩款同級別知名產品進行對比，一款為出光公司的另一款為好富頓公司的MAR-TEMP 355，物理數據見表2。

3.冷卻性能

（1）冷卻曲線圖 測試依據：JIS K2242；淬火油狀態：油溫100℃，靜止狀態，連續冷卻。圖1，圖2冷卻曲線為實測曲線，圖3冷卻曲線摘自出光公司產品介紹。

表2 新油典型數據對比

（2）冷卻數據對比分析 為更加方便、直觀地進行對比，我們依據上述圖表，整理數據后列于表3。

從表3得到的H值，利用阪大式淬火烈度表5進行查詢，得到800～300℃冷卻時間，對比時間數值見表4。

表4中的M—22及MAR-TEMP 355 在800～300℃的冷卻時間，測試值與查表值基本相近，出光公司的介紹值與查表所得數值有出入，根據表5及出光公司介紹的冷卻曲線圖查詢，ダフニーハイテンプオイルX 的淬火烈度H值應為0.126 cm-1（100℃），如果按照淬火烈度0.128cm-1的數值，利用阪大式淬火強烈度H值表來查，ダフニーハイテンプオイルX在800～300℃的冷卻時間應為6.7s，而非產品介紹圖上的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 冷卻數據對比

表3 冷卻數據對比

表4 查詢阪大式淬火烈度H值表所得時間對比值

通過對比發現，MAR-TEMP 355雖為等溫分級淬火油，但其淬火烈度數值很高，在300～ 200℃區間冷速依然較快，其冷卻特征更加接近于快速淬火油。實際在等溫淬火過程中，在650℃以上高溫區和400℃以下低溫區，并不需要快速冷卻，尤其在300～200℃之間，需要緩慢冷卻，以減少熱應力和組織應力綜合作用而造成的變形影響。

40℃時，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，同時在800～400℃的冷卻時間方面，ダフニーハイテンプオイルX表現出非常短的特性，但是800～350℃以及800～300℃的冷卻時間，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，高溫區主要通過大量催冷劑來提高冷速，在低溫區，則盡可能地利用油品自身的冷卻能力來冷卻；而M—22在高溫區會合理利用自身高粘度的特性來獲得一定的冷速，低溫區則需要通過少量催冷劑來調節冷速。雖然設計思路不同，但是在等溫分級淬火中，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、結語

此款等溫分級淬火油的配方取得了理想的效果，能夠很早進入沸騰階段，減少了蒸汽膜階段過長而帶來的風險，800～400℃以及800～300℃的冷卻時間、淬火烈度等數值均較為理想，設計達到了最初的要求，其在100～140℃區間內使用時，能夠獲得較好的冷卻能力和變形控制效果。