淬火油的選用與管理 (六)-黃立燈
2007-09-05
淬火油的選用與管理 (六)
黃立燈
曾經長期任職中油公司的黃立燈先生，浸研潤滑油知識多年，具有豐富的學養與實務經驗。此次經本社情商，將陸續在月刊中批露大作，敬請期待！
（一） 光輝性
選用淬火油的第三要點是淬火工件的“光輝性”。需經電鍍等表面處理之製品，或需特別考慮最終研磨效率及精密加工等問題時，須使用具有優異光輝性的淬火油。使用光輝性不良的淬火油，會在淬火工件表面燒黏著油漬，又會生成氧化鐵膜，因此，需用珠擊法（shot blasting）、噴砂法（sand blasting）、液體搪光法（liquid honing）等之表面處理；又由於工件形狀之複雜（如齒輪、孔、槽等），處理不易，因而增加成本。目前有使用含有防銹劑的金屬清淨配合高壓縮空氣之噴射表面處理法。
使用光輝性良好的淬火油有下述的好處：1.工件外觀乾淨2.可省去再處理工程3.容易脫脂、酸洗、提高電鍍加工效果4.最終研磨效率好，且有助於提昇品質及減低成本。
光輝性淬火油選用基準：1.使用高精煉度的基礎油2.有添加優異光輝劑3.有添加不損害光輝性的冷卻性改進劑4.有添加不損害光輝性的抗氧化劑。
（二） 淬火油的使用管理
雖然選對了淬火油，如果用法不恰當，不但不能充分發揮效果，並且有時會惹出預想不到的麻煩。所以要選對淬火油並正確地使用。
1. 油溫與冷卻性能
一樣的淬火油，使用的油溫不同，其冷卻性能亦不同。通常油溫越低，冷卻速度越快，這時，如果油的粘度昇高、變稠，則成反效果。因此，淬火油在使用溫度之黏度必須為15cSt左右；在高溫區域，油溫較高時冷卻速度亦快，因此，冷浴淬火時通常把淬火油溫調整至40～80℃之範圍使用。由於實際操作上，冷卻速度的控制極為困難，為獲得良好的淬火效果，需裝設熱處理溫度程序自動控制裝置，這麼一來就能達到嚴密控制油溫，使冷卻速度較趨近一致。（日本鋼鐵協會建議，開始淬火時的油溫應在24～29℃之範圍。）
2. 影響淬火工件冷卻速度之因素
影響冷卻速度之因素如下述：1.淬火液的種類2.淬火液的溫度3.淬火液的攪拌4.工件之尺寸與形狀5.工件表面麟皮（scale）之量與種類6.淬火工件之溫度。
3. 影響鋼的淬火性能之因素
影響鋼的淬火性能之因素如下述：1.淬火溫度（包含結晶粒之影響）2.淬火前的處理（包含碳化物之影響）3.加熱速度（包含碳化物之影響）4.化學成分5.金屬結晶粒6.成分造成的未知因素。
（三） 攪拌淬火油可提高冷卻作用
例如油溫為25℃時，改變攪拌速度，觀察其冷卻性能則可發現，攪拌即使流速越快，越可提高冷卻性能，可是，攪拌時應避免空氣混入油中，空氣的混入會使淬火油起泡沫加速氧化、劣化，最後使淬火油的冷卻性能與光輝性降低。
為了提高攪拌效果和避免空氣混入，攪拌機的動葉輪（impeller）的裝設深度，自油面算起，須為動葉輪直徑的二倍以上，才能避免攪進空氣。從熱浴淬火油的光輝性有六個月至數年之範圍一點，可瞭解空氣的混入對淬火油性能及使用壽命的影響。
除了上述的原因以外，齒輪泵機械封（mechanical seal）的漏洩也是空氣混入的途徑，為防止空氣的混入，必需勵行齒輪泵機械封的定期檢查與更換。此外必須注意冷卻迴路的密封度，以及淬火槽的油量必須足夠，並且注意規定之油面高度（油位）。油位的維持可經前述熱處理溫度程序自動控制裝置隨時自動補充淬火油。
（四） 水分混入的影響
水與空氣一樣對淬火油有害，淬火油中掺入極少量的水分也會大大的影響淬火油的冷卻性能，尤其在低溫區域的冷卻速度快，而增加淬火變形、破裂等之情形發生。
據實際經驗，整批淬火時，如果淬火油中含有0.03％之水分也會大幅度增加硬度不均勻之情形，而使淬火工件不符合要求之品質。水分之混入對光輝性也有不良的影響，含有0.02％程度之水分也會對光輝性造成損害，尤其於熱浴淬火油混有水分時，會起泡沫溢出槽外造成災害。淬火油中混入的水分為0.5～1％時，如果把作業中的油溫加熱至105～110℃時大致會蒸發掉；又只要把淬火油靜置，水容易沉澱至槽底，可從槽底的沉積物排放口排放。
（五） 水分混入之途徑
水分混入之途徑，有冷卻管路的漏洩，以及搬運前洗淨液的殘留水分（使用氣氛式分批爐時）。
（六） 微量水分之測定
使用卡費（Karl Fischer）微量水分測定法定期測定。
（七） 水混入油中之識別法
1.冷卻曲線之低溫區域的冷卻速度變快時。2.淬火時之異常聲音（格都格都之聲音）。3.噴出爐（槽）外的火燄頗長（呈格外之長）。
（八） 淬火油檢驗記錄
為維持淬火油之淬火效果，除了需注意上述各點之外，必須定期取樣檢驗淬火油之比重、閃火點、黏度、總酸價、不溶物、殘碳量等，並將檢驗結果加以記錄作為品管之依據。
淬火油的換油基準值，要與淬火油供應廠商協商訂定。因此，選用淬火油時，不但要仔細考慮油的品質與性能，更重要的是需選擇對油料輸送及使用管理，能提供建言的油公司為事業之良伴。