1.钢的加热介质

工件在空气中进行加热淬火时，由于空气中含有大量的氧气，会使工件表面产生氧化和脱碳现象。因此，为了防止工件在加热时氧化和脱碳，需采用加热介质对其进行保护。表2-8列出了模具淬火用的加热介质。加热介质大致可以分为固体、液体和气体三大类，可根据模具的种类、钢种、表面要求和有无最后加工工序等来进行选择。

表2-8 模具淬火用的加热介质

（1）固体加热介质 由表2-8可以看出，固体加热介质一般是木炭或铸铁屑。把木炭或铸铁屑和被热处理的模具零件同时装入普通低碳结构钢或耐热钢制的容器内并作密封处理，然后进行加热淬火。这种方法的优点是无需专用设备，但因为这种方法不能进行急冷，所以不适于淬透性差的钢种。固体加热介质多用于冲模钢的加热淬火，此外，它还广泛用于对冷却速度要求不高的退火和固体渗碳。

（2）液体加热介质 液体加热介质一般是指熔融盐，由于使用熔融盐作为加热介质，因此称为盐浴。用盐浴作加热介质，不仅能够在无氧化状态中加热，而且比其他加热介质热导性好，处理时间短，温度分布也均匀。

对于高速工具钢和冲模用钢来说，淬火加热主要使用的盐浴成分是BaCl₂，加热温度为1000℃以上。对于碳素钢和低合金钢来说，主要使用的盐浴成分是在BaCl₂中加入一定量的NaCl和KCl，加热温度为800～900℃。马氏体等温淬火用的热盐浴是NaNO₃和KNO₃等硝酸盐。使用盐类作加热介质的缺点是，被热处理的模具零件容易生锈，因此热处理后必须对其进行充分清洗，以除去表面残盐。

（3）气体加热介质 表2-9中的气体主要用于模具零件的无氧化或光亮淬火。真空也被视为气体的一种，真空负压条件可用于模具的光亮淬火。

表2-9 模具淬火用气体加热介质的种类

2.淬火冷却介质

模具淬火冷却可以在水、盐水、碱液、油、盐浴（包括硝盐浴）、碱浴（主要由KOH和NaOH组成）及气体中进行。应根据模具材料的化学成分、模具尺寸大小和形状、淬火加热炉种类、模具尺寸精度要求等来选择相应的淬火冷却介质。在保证淬透的前提下，为了减小热应力，应尽量选择较缓和的淬火冷却介质；为了获得较大的奥氏体过冷度，使转变后的马氏体细小，在保证变形要求及不发生开裂的前提下，应尽量选择较激烈的淬火冷却介质。由于碳素工具钢淬透性较低，油淬难以淬透，而水淬又易开裂，故通常采用双介质淬火，即水淬油冷方式。对于合金钢，则采用油冷淬火。

（1）水及水溶性淬火冷却介质 水冷通常用于碳素钢淬火，而高碳钢、直径较大的弹簧钢和轴承钢等一般是水淬油冷。利用水进行淬火时，因为冷却速度太快，容易产生淬火变形和开裂现象，所以水冷一般较少用于模具零件的淬火。要想得到水与油之间的冷却速度，可以采用水溶性淬火冷却介质，如PAG（聚烷撑乙二醇）淬火冷却介质等。(www.daowen.com)

（2）盐水和碱水溶液

1）盐水是将一定量的氯化钠溶解于水中，即配制成盐水溶液，其浓度可依据零件的大小、硬度要求等而定。一般氯化钠的质量分数为5%～15%的盐水即可明显提高冷却能力，在650～550℃具有最大的冷却速度（冷却能力约为水的10倍），而在低温区（马氏体相变温度区）冷速较小（相当于自来水的冷速）。用于淬火的盐水温度通常控制在20～40℃范围内。盐水淬火后的模具零件变形一般比水小。盐水多用于碳素钢的淬火。

2）碱水溶液是在水中加入一定比例的苛性钠（NaOH）配制而成的，常用质量分数为5%～15%的苛性钠溶液在650～500℃区间冷速比盐水高，而在马氏体相变区冷速比盐水低，可用于低淬透性的碳素钢等淬火，可减少其变形、开裂倾向。使用碱水溶液淬火后模具零件表面清洁，呈现银灰色。碱溶液使用温度为20～60℃。

（3）油 由于油在低温区的冷却速度缓慢，故有利于减少模具零件的变形与开裂倾向。油冷适用于合金钢淬火。但是普通油在高温区冷却能力较小，一般不适用于淬透性小的碳素钢淬火。除了一般要求的模具，淬火时可以采用L-AN全损耗系统用油（如L-AN15、L-AN22、L-AN32、L-AN46、L-AN68）。为了进一步提高模具零件的综合性能，目前较多采用专用淬火油。例如：为了使模具得到较高的淬火硬度，可选用快速光亮淬火油；为了解决模具变形问题，可选用热油（等温分级淬火油，工作温度100～200℃）分级淬火及等温淬火；为了保证模具回火质量，可选用回火油（如HH-1、HH-2）；为了便于模具在真空炉内淬火，可选用真空淬火油（如ZZ-1、ZZ-2）等。

（4）碱浴和盐浴（包括硝盐浴） 碱浴的冷却能力比油略大，硝盐浴的冷却能力与油近似。碱浴和硝盐浴多用于碳素钢及低合金钢的分级淬火及等温淬火，氯化盐则适用于高速工具钢以及Cr12MoV、7Cr7Mo3V2Si等材料的分级淬火。实践证明，采用碱浴、盐浴和硝盐浴作淬火冷却介质在冷却过程中不发生物态的变化，冷却时传热只靠对流作用，在高温区有很快的冷却速度，而在低温区冷却速度较慢，故用于大尺寸模具零件的淬火，能够减少其变形，防止开裂。因此，用碱浴、盐浴和硝盐浴作淬火冷却介质是控制模具变形的重要手段之一。表2-10为常用盐浴的成分及使用温度。表2-11为常用碱浴的成分及使用温度。

表2-10 常用盐浴的成分及使用温度

（续）

表2-11 常用碱浴的成分及使用温度

（5）气体 空气是冷却速度最慢的介质。将惰性气体（Ar、He）和中性气体（N₂）用于真空炉中加热淬火，以取代盐浴炉，可避免排放污染。通过计算机可控制风机强制冷却来对冷作模具钢、不锈钢及高速工具钢等进行淬火。例如，采用0.6MPa以上的真空加热高压气淬炉进行热处理，同其他热处理工艺相比，不仅模具零件变形小，没有氧化脱碳，而且可以提高使用寿命1～3倍。