在研究自来水作为淬火介质的两大缺点的文章中，附带提出了液态淬火介质具有两个共性的缺点。 缺点之一是：任何一种确定的液态淬火介质，都只有相当有限的适用范围，用于要求更高冷却速度的工件，将淬不硬；用于要求更低冷却速度的工件，又会淬裂。缺点之二是： 当淬火工件从高于介质的特性温度冷却下来时，往往在工件的局部区域发生冷却速度突变，因此引起很大的内应力，从而可能造成超差的淬火变形。本文将全面讨论液态淬火介质这两个共性的缺点，而重点是介绍克服第一类缺点的各种措施。

一 关于第一个缺点

自来水和N32#机油的冷速曲线对比

某些工件“油淬不硬，水淬要裂”曾经是困扰热处理生产的一个难题。究其原因，普通机油和自来水都只有有限的适用范围。从冷却速度分布情况看，在自来水和普通机油之间有一个相当宽的空白地带，如图1所示。以填补这一空白为目标，通过几十年的工作，研究开发了多种油性和水性介质，基本上填补了水和普通机油之间的空白。到现在，常用的淬火介质，按冷却速度由慢到快的次序排列：使用温度较高的等温分级淬火油（热油）、普通机油、使用温度较低的等温分级淬火油（半热油）、中快速淬火油、快速淬火油，随后是高浓度的PAG淬火液、中浓度的PAG淬火液、低浓度的PAG淬火液，自来水、低浓度盐（或者碱）水等。它们都有各自的优缺点和各自的适用范围。一种淬火油是一种确定的淬火介质。同种水性淬火剂，配成不同的浓度，就是不同的淬火介质。填补自来水和普通机油之间的空白，需要这么多种不同的淬火介质！这是液态介质共性的第一个缺点所决定的。当今的高压气淬，选定一种适当的气体，通过改变气压，就可以获得从静止空冷到中等快速淬火油的不同冷却效果。相比之下，液态介质的这个缺点也实在太严重了。

二 克服第一类共性缺点的措施

由于清水的适用范围很有限，从古至今，人们不得不去寻找各式各样的淬火介质，并摸索出多种巧妙的淬火技术，来满足不同工件的热处理要求。这方面的工作，大致可以归纳成以下几类。

1 寻找或者研究开发多种不同适用范围的淬火介质，来满足不同的需要。

这才有我们现在可以选用的多种淬火介质品种。

2 选择适用范围尽可能宽的淬火介质品种，而不是选择适用范围很窄的和特别专用的淬火介质。

影响淬火介质使用范围宽窄的因素，包括介质的冷却特性对液温的敏感性、对相对流速的敏感性、介质的使用温度范围宽窄，以及介质的粘度对液温的敏感性等。

一般说，冷却特性对液温的敏感性越大，介质的适用范围越窄。相反，冷却特性对液温的敏感性越小，介质的适用范围就越宽。这是因为，多个工件同时淬火时，位于不同部位的工件，以及同一工件的不同部位，接触的液温是不相同的。于是，液温对介质冷却特性的影响越大，淬火后工件的性能均匀性就会越差。按这一规律，盐（或者碱）水溶液的适用范围就比自来水要宽。而淬火油的适用范围比相同冷却速度范围的水溶性介质要宽。

相对流速对冷却特性的影响越大，介质的适用范围就越窄。相反，相对流速对冷却特性的影响越小，介质的适用范围就越宽。这是因为，同时淬火时，位于不同部位的工件，以及同一工件的不同部位，与之接触的介质的相对流速是不相同的。于是，相对流速对介质冷却特性的影响越大，淬火后工件的性能均匀性就会越差。一般说，淬火油的冷却特性对相对流速的敏感性较小，而自来水的敏感性较大。PAG淬火液主要靠粘附在工件表明的聚合物膜来控制工件冷却速度，只要相对流速控制在不会冲掉那层聚合物膜的程度，流速大小对冷却特性的影响就会比自来水要小。

介质的使用温度范围宽是我们所希望的。使用范围宽的介质，可以在更广的范围使用，来满足不同工件的热处理要求。自来水的使用范围窄。淬火油的使用范围相对较宽。对于PAG淬火介质，浊点太低的品种使用的温度范围就很窄，而浊点相对较高的品种使用的温度范围就较宽。

当外力使液体发生流动时，其内部分子之间会产生一定的阻力来妨碍这种流动。这种阻力的大小就是液体的粘度。粘度是表征润滑油的流动性的主要指标。在其它条件相同时，粘度不同，液体的流动情况不同。流动情况不同，会进而影响工件获得的冷却效果。尤其是在工件形状较复杂，或者多个工件同时淬火时，冷却效果的差别会更大些。介质的粘度越高，其实际的冷却能力就越差；相反，介质的粘度越低，其实际的冷却能力就越强。因为这一原因，在我们凭冷却特性曲线比较不同油品的冷却能力时，也应同时考虑到油的粘度的影响。

3 改进已有介质，以扩展它们的适用范围。

比如，纯净水的适用范围窄。水中溶解适量的盐或者碱，配成盐水或碱水后，可以扩大水的使用温度上限和下限；而且可以获得更快的高温冷却速度和浓度较高时稍慢的低温冷却速度。

4 开发适用范围更宽的液态淬火介质。

在关于液态淬火介质的选择方法的文章中，已经得出了这样的结论“对于淬火用油，一般说，蒸汽膜阶段越短，冷却速度越快，适用的工件和钢种就越多。对于水溶性介质，在保持蒸汽膜阶段较短的前提下，介质的300℃冷却速度越低，适用的工件和钢种也就越多”。几年前有人宣传介绍过的“多级淬火油”，说是能“在低温时是快速淬火油，提高温度使用又是热油”的油品。无疑，其出发点是对的。可能是没有考虑到油温改变对油的粘度的影响，实际使用中，大多得不到预期的效果。

5 在一个车间配备多种不同适用范围的淬火介质，以满足不同工件的需要。

比如，配备3～5种淬火油和2、3种不同浓度的水性淬火介质。又如，有些网带炉，通过配备可互换的两个淬火槽，一个装快速淬火油，一个装水性淬火介质，从而大大增加了该炉型的处理工件的范围。就是这方面的例子。

6 配合使用液态以外的淬火冷却介质，或者多种物态混和成的淬火介质，来获得不同的冷却特性。

比如，流态炉淬火冷却、喷雾淬火和浆状介质淬火冷却等。

7 调节液温和相对流速，以扩大液态介质的适用范围。

在介质品种和浓度不变的情况下，现场热处理工作者还可以通过调节液温和相对流速来扩大介质的适用范围。在上文已经讨论了这些因素的影响规律。下面再介绍一种叫做摆停结合的淬火方法，用了说明调节工艺参数在热处理生产中的作用。

摆停结合技术得到不同冷速曲线的示意图

汽车板簧通常用淬火机淬火。为了提高淬火冷却速度和改善冷却的均匀性，淬火机可以夹持着工件在淬火液中来回摆动。利用板簧淬火机的摆动功能，我们在板簧厂推广过一种叫做“摆停结合技术”的淬火方法。虽然使用的是同一的淬火介质，通过调节摆动次数，可以获得完全不同的淬火冷却效果。图2是摆停结合调节冷却速度的示意图。如果以不同的冷却速度曲线代表不同的淬火介质，摆停结合技术就把一种介质变成了几种不同冷却速度的多种介质。这无疑是扩大液态淬火介质适用范围的一种有效方法。