理想的淬火介質(zhì)冷卻特性：碳鋼和低合金鋼在650℃以上奧氏體比較穩(wěn)定，以較悛的速度冷卻，以減少工件因內(nèi)外溫差而引起的溫度應(yīng)力；在650℃450℃，要求有足夠快的冷卻速度（超過臨界冷卻速度）低于400℃特別是在M.點(diǎn)(馬氏體開始轉(zhuǎn)變點(diǎn))以下應(yīng)該緩慢冷卻，以減少組織應(yīng)力，防止過大變形和淬裂。理想的淬火冷卻曲線如圖。

淬火冷卻時，為獲得馬氏體或貝氏體組織，必須快冷。但同樣是獲得馬氏體，各種鋼的臨界冷卻速度卻不一樣，過快冷卻，會造成內(nèi)部應(yīng)力過大，引起變形甚至開裂。因此，為減小變形或開裂，在滿足能獲得馬氏體或貝氏體的條件下，應(yīng)使鍛件的實(shí)際冷卻速度盡可能的低。

(1)常用冷卻介質(zhì)有水、水溶液、熔鹽、熔堿、礦物油。

①水：水是激冷介質(zhì)，同時又是最便宜、安全、無公害的介適質(zhì)。但是水并不是理想的介質(zhì)。在700℃800℃，由于形成蒸汽膜并包圍工件，所以冷卻較慢。在鼻尖區(qū)，需要快速冷卻時，其冷卻速度不超過200℃/s。而在不需快冷的區(qū)域，如在400℃以下其冷速度由于蒸汽膜破壞而迅速增加到馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)域達(dá)到700℃/s。這就造成極大的應(yīng)力，甚至開裂。

蒸汽膜的形成還使鍛件局部冷速過慢，因而得不到馬氏體，形成軟點(diǎn)。隨著水溫增髙，其冷卻能力急劇下降。水溫在40℃時，鼻尖處的冷速僅為100℃/s。所以要想淬火質(zhì)量均勻，應(yīng)將水溫保持在151251，這樣必須不斷補(bǔ)充新水。為了減少軟點(diǎn)，還應(yīng)使水循環(huán)，工件表面的水不停流動。

當(dāng)水中有土、油、肥皂等物質(zhì)時，蒸汽膜形成速度加快，大大降低了冷卻能力。并影響冷卻均勻性，使鍛件產(chǎn)生軟點(diǎn)。所以保持冷卻水清潔很重要。用壓縮空氣攪拌水并不合理，因?yàn)樗鼤顾腥苋氪罅繗怏w。

②鹽水：為了破壞蒸汽膜所造成的不良影響，在水中加入鹽、堿等物質(zhì)，配成鹽水和堿水溶液。淬火時，鹽在熱的工件表面上結(jié)晶析出，并發(fā)生爆裂，不僅使蒸汽膜破壞，還可以使鍛件的氧化皮脫落。所以在鹽水中淬火，工件表面很干凈。

在水中加入5％-10％NaCl,在鼻尖處的冷卻能力可達(dá)1000℃/s（采用φ20mm銀探頭測量）。而在低溫時與清水冷卻速度接近。這樣鍛件更易獲得均勻的髙硬度和較深的淬硬層。所以在工業(yè)上很少用清水淬火，而大多用NaCl水溶液。

③堿水：在水中加入10℃15％NaOH時，在650℃550℃的鼻尖處，冷卻速度高于鹽水。而在低溫時低于鹽水。工件不但可得到高硬度，而且也不產(chǎn)生軟點(diǎn)，還會減少鍛件變形和開裂，是比較理想的碳鋼冷卻介質(zhì)。另外，堿與金屬作用，會析出氫，使氧化皮脫落，獲得銀白色工件表面。但是NaOH只使用不方便，有腐蝕，對人皮膚有刺激。并且，NaOH可吸收空氣中的CO2變成Na2CO3：從而降低了冷卻能力。而旦堿溶液極易變質(zhì)。由于上述原因，堿液使用不如鹽溶液普遍。

溫度對鹽水和堿水冷卻能力影響不大。鹽水可使用到50℃，堿水可使用到60℃：。工件在鹽水及堿水中冷卻后，應(yīng)清洗干凈，否則會造成工件腐蝕。

④礦物油：植物油也可用作冷卻介質(zhì)，但易分解老化，且價格又貴?，F(xiàn)已完全被礦物油所取代。礦物油冷卻速度慢，在鼻尖區(qū)其冷卻能力在100℃/s左右，但在300℃以下其冷卻速度很慢，因而減小了鍛件變形和開裂。由于油的冷卻能力很低，因此只適合C曲線靠右邊的鋼種或要求硬度不高的碳鋼件。

隨著油溫升高，其黏度變低，流動性變好，冷卻能力增強(qiáng)。但溫度太高會引起火災(zāi)，這是應(yīng)該特別小心的。一般規(guī)定油溫在80℃以下使用。

生產(chǎn)上使用的礦物油介質(zhì)多數(shù)是10#30#機(jī)油，其中90％使用N22、N32機(jī)械潤滑油，或相應(yīng)的錠子油。號數(shù)大則黏度大，冷卻能力低。

由于油與熾熱工件接觸，會使油分解，并產(chǎn)生油渣。另外油還會不斷氧化，這些都會使油的冷卻能力降低，造成油老化。常用水、水溶液及油的冷卻能力見表中說明。（采用φ20mm銀探頭測量）。

⑤快速淬火油：在油內(nèi)加人高效的催冷劑，制成快速淬火油。

(2）高分子聚合物淬火介質(zhì)：其是高分子聚合物的水溶液，配以適量防腐劑、消泡劑和防銹劑，使用時根據(jù)需要加水稀釋成不同濃度的溶液，可以得到水、油之間或比油更慢的冷卻能力，它不燃燒，沒有煙霧，被認(rèn)為最有發(fā)展前途的淬火油代用品，采用水溶液淬火介質(zhì)時往往在鍛件表面形成一層聚合物薄膜，濃度越髙，冷速越慢，液溫升髙，冷速減慢，攪動則使冷速加快。

高分子聚合物淬火介質(zhì)種類很多，其中使用較多的是聚烷撐乙二醇（PAG）水溶液淬火介質(zhì)，其冷卻能力覆蓋了水與油之間全部領(lǐng)域，并可以通過控制濃度和攪拌對其冷卻速度進(jìn)行調(diào)整，有良好浸濕特性，鍛件冷卻均勻性好，在長期使用中性能比較穩(wěn)定，已被廣泛應(yīng)用。

目前，作為淬火介質(zhì)，約50％使用鹽、堿水溶液，約40％使用油，約3％使用高分子聚合物水溶液，約1％使用高壓惰性氣體，今后高分子聚合物水溶液必將獲得快速發(fā)展和使用。