中碳钢凸轮轴热处理工艺设计(16)
（4）乳化液
乳化液用于喷射冷却，其冷却能力较低，适用于低合金钢制作的零件，形状复杂的碳钢制作的零件，用来防止这些零件开裂。
（5）油
油一般用于和金钢浸液冷却，使用油时，必须具有良好的通风和灭火条件，也可以用于喷射冷却。
此次设计用水作为冷却介质。对于淬火零件每秒在单位面积（1cm^2）的喷水量称为喷淋密度，不同种类的淬火工艺其喷淋密度也是不同的，见表3.8不同淬火种类的喷淋密度。
表3.8 不同淬火种类的喷淋密度[1]
淬火种类 喷淋密度/〖10〗^(-6)(m^3•cm^(-2)•s^(-1))
中碳钢零件表面淬火 10～40
中碳钢零件穿透淬火 40～50
低淬性钢零件淬火 60～100
表3.9 压力与喷淋密度的关系[1]
压力/MPa 喷淋密度/〖10〗^(-6)(m^3•cm^(-2)•s^(-1))
A B
0.1 16 23
0.2 23 32.5
0.3 28 40
0.4 45 ——
注：A—喷淋面积88cm^2；B—喷淋面积34cm^2
由上表3.9压力与喷淋密度的关系可知看到喷淋面积越大，在相同压力下，喷淋密度越小，冷却能力越弱。在相同的喷淋面积上，喷水压力越大，喷淋密度越大，说明冷却能力越强。反之亦然。
作为淬火介质而言，水是最廉价、最清洁的，没有任何环境污染的淬火介质。对于中碳钢制造的形状简单的零件，一般都用自来水做淬火介质，使用温度控制在15～35℃，喷射压力为0.1～0.3MPa之间。
冷却时间：t_c=(1～2) t_H=1.5×2.1=3.15s
连续加热淬火的冷却时在两件或感应器开始移动时开始的，加热停止后冷却还要持续一段时间，以便保证整个零件淬火后的温度均匀，停止加热后冷却的持续时间，根据具体确定，一般为5～15s。
3.6 回火工艺参数的确定
感应加热表面淬火后的零件表面有残余压应力，对力学性能有利，故一般不希望回火。但是由于应力分布不均匀，过渡区有较高的残余拉应力，会对强度带来不利影响。为了降低拉应力，消除脆性，所以还有选择回火。目的是为了降低零件的脆性，提高韧性，减少内应力，防止开裂，防止变形，提高尺寸稳定性，保证机械性能的重要工序。
回火的方法有三种：炉中回火、自行回火和感应加热回火。
⑴炉中回火：适用于小零件、油中淬火及浸液淬火零件，为了避免零件在淬火后因内应力太大而产生的开裂，一般应进行及时回火。
回火温度根据零件技术要求而定，一般要求在HRC52以上的，回火温度用180～200℃，回火时间1.5h；对于要求HRC56以上，回火温度可用160℃，保温1.5h。
炉中回火工序是很重要的工序，尤其是欧美日等国家的汽车工厂十分重视回火，绝大部分感应淬火零件，例如曲轴、半轴、凸轮轴等均采用炉中回火。所以此设计选用炉中回火。
⑵自行回火：利用零件心部余热将淬硬表面加热回火。
自行回火适用于大量生产，并不适用于各种零件。
感应加热表面淬火时，控制喷射冷却时间，利用淬火零件心部的预热迅速传递到零件表面，使其升到一定温度，以达到挥霍目的的方法称为自行回火。感应加热表面淬火自行回火时的表面温度变化如图3.4所示。
图3.4 感应加热表面淬火自行回火时的表面温度变化曲线
⑶由于炉中回火时，回火时间长，为了提高生产率和自动化程度，可以采用感应加热回火。零件通过感应加热淬火冷却后，接着在回火感应器中进行回火。感应加热回火可以消除零件内的残余拉应力，但感应加热回火时的加热层必须大于硬化层深度。生产中为了达到回火要求，常采用一下方法。