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[摘 要]本文通过介绍泵头体热处理过程中，采用三硝水溶液作为淬火液，有效保证了泵头体较高的抗拉强度和冲击韧性，避免了传统热处理过程中单纯油淬而达不到零件机械性能的情况，同时针对该具体实例，详细分析了三硝水溶液的一些特性，以便对大家今后工作中有一些帮助。
[关键词]三硝淬火液 泵头体 处理技术
中图分类号：TQ051.21 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）35-0024-01
我厂是专业的热处理生产厂家，最近承接了一批在油田中应用的零件，我们称之为泵头体，该零件由于用在外部环境相对恶劣，综合工况较差的油田中，并且由于泵体承受较大的压力，因此该零件决定选用高强度钢。由于热处理的好坏直接影响泵头体的综合机械性能及寿命，故我们针对该零件的热处理工艺进行了反复的研究和试验，以便达到满意的效果。淬火冷却技术作为热处理工艺过程的重要组成部分，在整个热处理工艺中占十分重要的位置，本文即讨论泵头体热处理过程中的淬火冷却工艺。
1、泵头体的材质及技术要求
为满足零件的使用条件，选用高强度合金钢34GrNi3MoV做为泵头体的材料，因为该材料为中碳高强度合金钢，合金含量较多，淬透性好，并且钢的回火稳定性高，回火温度范围较宽（从550℃到660℃），便于调整强度和韧性，调质出来后有良好的综合机械性能。
技术要求见下表：
2、淬火介质的选择
34GrNi3MoV含合金比较多，是一种优质的合金结构钢，常用的淬火介质为油淬。
由于泵头体体积比较大，有效厚度为350-500mm之间（不同型号有效厚度不同），并且该零件要求抗拉强度达到1020MPa，取样位置在零件表面下30mm处，因此若采用常规的油淬，冷却效果较差，难以保证该零件的抗拉强度等机械性能，并且由于泵头体上有通透的贯穿孔，淬火时极易将沸腾的由通过孔内喷射，造成较大的烟雾且稍有不慎，即可发生火灾，因此我们重新进行了淬火介质的选择，以避免此类问题的发生，结合我公司的实际情况，我们选择了三硝水溶液作为淬火液。
（1）三硝水溶液密度的选择
三硝水溶液，就是将硝酸钠、硝酸钾、亚硝酸钠三种硝酸盐溶入水中，形成过饱和水溶液的淬火介质。我厂采用的三硝水溶液的配比为NaNO3为25%；NaNO2为20%；KNO3为20%；H2O为20%。根据资料介绍，我们知道，三硝水溶液的特点是在高温区的冷速比水快，比油更快，在低温区的冷速介于水和油之间，因此，为防止产生淬裂现象，要严格控制溶液的密度，理论上，对于合金钢应控制在1.450-1.500g/cm3之间，我厂经过多次研究，最终将淬火液密度控制在1.50 g/cm3左右，即密度趋于上限，这是因为1、该零件本身截面积相差较大，并且零件上有通透的相贯孔，增加了淬裂的风险；2、零件淬火时，溶液温度急剧升高，溶解度也在逐渐增加，因此为保证淬火时零件不被淬裂，故采用趋于上限的溶液密度，而且由于该零件淬透性很好，较高的浓度也会使零件达到要求的性能，因此，为降低风险，我们选用密度趋于上限的淬火介质。经过我们后面多次试验，泵头体淬火质量相当稳定。
（2）三硝水溶液在该零件应用中的注意事项
一、三硝水溶液为过饱和水溶液，静止24h后不用就会以晶体析出，产生沉淀。再用时必须搅拌，使溶液均匀，并且在淬火时，一定要先测量三硝的实际密度，防止密度过高或过低对零件产生不可挽回的影响。
二、三硝水溶液在使用一段时间后，淬火槽中会沉积下大量的杂质、未溶解的硝盐以及氧化皮，这时一定要定期清理。这是因为如果不清理这些杂物，而仅仅通过添加硝盐来调节三硝水溶液的浓度，虽然也可达到淬火要求的密度，但是溶液中的杂质，尤其是混杂在三硝溶液中的氧化皮，通过三硝槽内的高速搅拌，这些氧化皮就会被搅起来，吸附在零件表面，极易使其性能指标，如硬度、抗拉强度等指标降低，因此为保证良好的淬透性，一定要及時清理淬火槽中的杂质和氧化皮。
三、过饱和三硝水溶液虽然冷却性能优良，是较为理想的淬火介质，但毕竟在冷速较大，因此针对截面相差较大的零件和合金含量较高的产品，还必须采取适当的防淬裂措施，如先将厚的一段淬入溶液等等。泵头体由于合金含量比较多，淬透性好，为防止淬裂，我们采用先在三硝中淬火至350℃左右时，将工件吊出转至油槽冷至室温，这样将会使零件在马氏体区的转变更加缓慢，防止应力释放太大而淬裂，通过最近几批零件的处理，尚未发现淬火过程中出现裂纹的现象。
3、结语
通过我们在泵头体淬火中的多次试验，采用三硝淬火液处理后的零件，各项指标全部超过技术要求的指标，几个重要指标，如抗拉强度可达到1100MPa；冲击功可达到60J左右，大大超过了技术要求的参数，因此通过实践证明，对于要求性能高的高合金钢材料，只要严格控制好淬火液（三硝）的密度和一些注意事项，完全可以代替传统淬火方式，这样不但可以提高零件的机械性能，而且可以将淬裂的风险降到最低。
参考文献
《淬火冷却技术及淬火介质》，于程歆 刘林主编，辽宁科学技术出版社
《三硝水基淬火介质的应用》 铁道部株洲桥梁工厂 谢晓阳
金属热处理
[关键词]三硝淬火液 泵头体 处理技术
中图分类号：TQ051.21 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）35-0024-01
我厂是专业的热处理生产厂家，最近承接了一批在油田中应用的零件，我们称之为泵头体，该零件由于用在外部环境相对恶劣，综合工况较差的油田中，并且由于泵体承受较大的压力，因此该零件决定选用高强度钢。由于热处理的好坏直接影响泵头体的综合机械性能及寿命，故我们针对该零件的热处理工艺进行了反复的研究和试验，以便达到满意的效果。淬火冷却技术作为热处理工艺过程的重要组成部分，在整个热处理工艺中占十分重要的位置，本文即讨论泵头体热处理过程中的淬火冷却工艺。
1、泵头体的材质及技术要求
为满足零件的使用条件，选用高强度合金钢34GrNi3MoV做为泵头体的材料，因为该材料为中碳高强度合金钢，合金含量较多，淬透性好，并且钢的回火稳定性高，回火温度范围较宽（从550℃到660℃），便于调整强度和韧性，调质出来后有良好的综合机械性能。
技术要求见下表：
2、淬火介质的选择
34GrNi3MoV含合金比较多，是一种优质的合金结构钢，常用的淬火介质为油淬。
由于泵头体体积比较大，有效厚度为350-500mm之间（不同型号有效厚度不同），并且该零件要求抗拉强度达到1020MPa，取样位置在零件表面下30mm处，因此若采用常规的油淬，冷却效果较差，难以保证该零件的抗拉强度等机械性能，并且由于泵头体上有通透的贯穿孔，淬火时极易将沸腾的由通过孔内喷射，造成较大的烟雾且稍有不慎，即可发生火灾，因此我们重新进行了淬火介质的选择，以避免此类问题的发生，结合我公司的实际情况，我们选择了三硝水溶液作为淬火液。
（1）三硝水溶液密度的选择
三硝水溶液，就是将硝酸钠、硝酸钾、亚硝酸钠三种硝酸盐溶入水中，形成过饱和水溶液的淬火介质。我厂采用的三硝水溶液的配比为NaNO3为25%；NaNO2为20%；KNO3为20%；H2O为20%。根据资料介绍，我们知道，三硝水溶液的特点是在高温区的冷速比水快，比油更快，在低温区的冷速介于水和油之间，因此，为防止产生淬裂现象，要严格控制溶液的密度，理论上，对于合金钢应控制在1.450-1.500g/cm3之间，我厂经过多次研究，最终将淬火液密度控制在1.50 g/cm3左右，即密度趋于上限，这是因为1、该零件本身截面积相差较大，并且零件上有通透的相贯孔，增加了淬裂的风险；2、零件淬火时，溶液温度急剧升高，溶解度也在逐渐增加，因此为保证淬火时零件不被淬裂，故采用趋于上限的溶液密度，而且由于该零件淬透性很好，较高的浓度也会使零件达到要求的性能，因此，为降低风险，我们选用密度趋于上限的淬火介质。经过我们后面多次试验，泵头体淬火质量相当稳定。
（2）三硝水溶液在该零件应用中的注意事项
一、三硝水溶液为过饱和水溶液，静止24h后不用就会以晶体析出，产生沉淀。再用时必须搅拌，使溶液均匀，并且在淬火时，一定要先测量三硝的实际密度，防止密度过高或过低对零件产生不可挽回的影响。
二、三硝水溶液在使用一段时间后，淬火槽中会沉积下大量的杂质、未溶解的硝盐以及氧化皮，这时一定要定期清理。这是因为如果不清理这些杂物，而仅仅通过添加硝盐来调节三硝水溶液的浓度，虽然也可达到淬火要求的密度，但是溶液中的杂质，尤其是混杂在三硝溶液中的氧化皮，通过三硝槽内的高速搅拌，这些氧化皮就会被搅起来，吸附在零件表面，极易使其性能指标，如硬度、抗拉强度等指标降低，因此为保证良好的淬透性，一定要及時清理淬火槽中的杂质和氧化皮。
三、过饱和三硝水溶液虽然冷却性能优良，是较为理想的淬火介质，但毕竟在冷速较大，因此针对截面相差较大的零件和合金含量较高的产品，还必须采取适当的防淬裂措施，如先将厚的一段淬入溶液等等。泵头体由于合金含量比较多，淬透性好，为防止淬裂，我们采用先在三硝中淬火至350℃左右时，将工件吊出转至油槽冷至室温，这样将会使零件在马氏体区的转变更加缓慢，防止应力释放太大而淬裂，通过最近几批零件的处理，尚未发现淬火过程中出现裂纹的现象。
3、结语
通过我们在泵头体淬火中的多次试验，采用三硝淬火液处理后的零件，各项指标全部超过技术要求的指标，几个重要指标，如抗拉强度可达到1100MPa；冲击功可达到60J左右，大大超过了技术要求的参数，因此通过实践证明，对于要求性能高的高合金钢材料，只要严格控制好淬火液（三硝）的密度和一些注意事项，完全可以代替传统淬火方式，这样不但可以提高零件的机械性能，而且可以将淬裂的风险降到最低。
参考文献
《淬火冷却技术及淬火介质》，于程歆 刘林主编，辽宁科学技术出版社
《三硝水基淬火介质的应用》 铁道部株洲桥梁工厂 谢晓阳
金属热处理