水基淬火液的冷却特性曲线，微观上影响铁元素的晶体结构，宏观上决定了最终的产品质量。因此选用合适的水基淬火液，是非常重要的。

淬火是奥氏体转变为马氏体的热处理工艺

淬火的概念：淬火是指将钢加热到临界温度以上，保温后以大于临界冷却速度的速度冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。

淬火的目的是提高工件的机械和物理性能

1.提高工件的硬度和耐磨性，例如各种刀具、冷作模具。

2.赋予工件以需要的综合机械性能，例如中碳钢的调质。

3.使工件获得特殊的物理化学性能，例如对用磁钢进行淬火，可以增加其铁磁性。

淬火的本质是金属晶体结构的变化

要理解淬火的机理，需要了解淬火工艺涉及的金属结构变化。

金属通常是晶体结构的。根据结晶性，金属中的单个原子按照一定的规则进行排列，这种阵列称为晶格。晶格中相邻原子间的金属键，决定了金属的固有强度和韧性。

钢的热处理工艺包含三个独立的步骤，奥氏体化、淬火、回火，不同的步骤对应了不同的晶体结构。

1.奥氏体化

钢被加热到临界温度以上，铁素体的体心立方晶格结构会变成面心立方晶格结构，这个过程为奥氏体化。

在体心立方结构中，铁原子的间隙太小，碳原子无法溶入；当在临界温度以上，铁原子的间隙变大，不溶于体心立方结构的碳元素开始溶于面心立方结构。

2.淬火

碳元素一旦溶解则形成奥氏体，如果钢缓慢冷却到室温，碳元素从溶解状态析出，则晶体会恢复到原始的体心立方结构。

然而，如果钢被快速冷却，溶解的碳元素来不及析出而被留在奥氏体中，并被转化为亚稳态的体心立方结构，这时该晶体结构称为马氏体，此快速冷却的过程叫做淬火。

晶体结构示意图

3.回火

此时，亚稳态的马氏体晶格极度扭曲，虽然硬度高，但非常脆。通过回火，晶体可以在损失少量硬度的条件下恢复一定的韧性。

在临界温度下进行加热，恢复钢结构一定韧性的操作，称为回火。

通过上述3个步骤，我们可以理解，水基淬火液实际控制的是晶体冷却速度，其决定了钢材的硬度和韧性，最终影响成品的质量。

因此选择合适的水基淬火液，至关重要。

水基淬火液的3个冷却阶段

淬火液的冷却机制分为3个冷却阶段：

1.  蒸气膜阶段

2.  沸腾阶段

3.  对流传热阶段

1.蒸气膜阶段

当加热的工件刚浸淬于淬火液中时，工件表面即形成蒸气膜层。此时在蒸气膜中不仅有水蒸气，而且还有由于周围所含水份蒸发而形成的聚合物富集层，这样传热要靠辐射传热和通过富集层传热。

淬火液使用浓度越大，富集层越厚，冷速就越慢，使工件不容易开裂。

2.  沸腾阶段
随着工件表面温度降低，富含聚合物的蒸气膜破裂，冷介质直接接触炽热工件，形成气泡不断向上逸出，新的介质继续在工件周围激烈沸腾，即进入沸腾阶段，冷却速度加快。

但淬火液与水等单相介质不同，在传热过程中有两个过程在竞争：一是介质中的水份吸热变成气体，另一个是聚合物在工件的表面周围形成聚合物层，阻止气体蒸发，阻碍传热，从而使淬火液的水溶液冷却能力比纯水要慢。

3.  对流传热阶段
经过沸腾阶段，工件周围淬火介质的温度与工件温度接近。而远离工件的介质温度较低，故工件周围的淬火介质与其他地方的介质产生对流传热现象。最终工件与淬火介质的温度达到平衡。

选择合适的水基淬火液，需要确定适宜的冷却特性曲线。

不同的配比浓度，对应不同的冷却特性曲线，例如：

30%浓度Coomcool QCH 30典型冷却曲线

最大冷却速度：15.0℃/s；300℃冷速： 5.0℃/s。

水基淬火液可代替传统铅浴淬火，有许多优势。

1.可代替传统铅浴索氏体淬火，无烟气、不燃烧、无火灾危险。

2.对工件、冷却槽、冷却循环系统有良好的防锈、防腐能力。

3.不易老化、变质，延长使用寿命。

4.环保无污染，降低生产成本。

水基淬火液使用案例图片