不管是滲碳淬火、碳氮共滲淬火、感應加熱淬火還是整體加熱淬火，齒輪淬火冷卻過程可能出現的熱處理質量問題主要有：1.淬火后硬度不足、淬火態硬度不均、淬火硬化深度不夠；2.淬火后心部硬度過高；3.淬火變形超差；4.淬火開裂；5.油淬后表面光亮度不夠。工廠出現的這類質量問題往往與齒輪的材質、前處理、淬火加熱和淬火冷卻有關。在排除材質、前處理和加熱中的問題后，淬火介質及相關技術的作用就特別突出了。事實上，近年來國外對淬火冷卻的研究也證明，在改進和提高熱處理質量的工作中，最值得注意的正是淬火冷卻。淬火冷卻大多是在液體介質中進行的。齒輪淬火用的通常是淬火油、水溶性淬火介質和自來水。因此，下面將首先分析齒輪淬火冷卻可能出現的以上質量問題與所用淬火介質的特性和用法的關系，并指出解決不同問題所需淬火液的冷卻速度分布特點。隨后簡單介紹常用淬火介質的冷卻速度分布特點和選用時的注意事項。一、淬火冷卻中的質量問題1.硬度不足與硬化深度不夠:淬火冷卻速度偏低是造成齒輪淬火硬度不足、硬度不均和硬化深度不夠的原因，但是，根據實際淬火齒輪的材質、形狀大小和熱處理要求不同，又可以分為高溫階段冷速不足、中低溫階段冷速不足以及低溫階段冷速不足等不同情況。比如。對于中小齒輪，淬火硬度不足往往是中高溫階段冷速不足所致，而模數大的齒輪要求較深淬硬層時，提高低溫冷卻速度就非常必要了。對于淬火用油，一般說，油的蒸氣膜階段短、中溫冷速快、且低溫冷卻速度快，往往能獲得高而且均勻的淬火硬度和足夠的淬硬深度。工件裝掛方式對淬火冷卻效果也有明顯影響。要使淬火油流動通暢，并配備和使用好攪拌裝置，才能得到更好的效果。提高所用淬火介質的低溫冷卻速度，往往可以增大淬硬層深度。在滲層碳濃度分布相同的情況下，采用低溫冷卻速度更高的淬火油，往往獲得更深的淬火硬化層，因此，采用冷卻速度快的淬火油后，可以相應縮短工件的滲碳時間，也能獲得要求的淬火硬化層深度。要求的滲碳淬硬層深度越大，這種方法縮短滲碳時間的效果越明顯。2.淬火后心部硬度過高:這類問題可能與所選介質冷速過快或介質的低溫冷卻速度過高有關。解決辦法之一是改換淬火油來滿足要求。辦法之二是與淬火介質生產廠家聯系，有針對地加入適當的添加劑來降低淬火油的中低溫冷卻速度。辦法之三是改用淬透性更低的鋼種。3.淬火變形問題:淬火變形使不少工廠傷透了腦筋。按習慣，變形問題的解決通常要牽涉多個部門，解決的辦法往往是綜合措施。最近發表了關于淬火變形的文章，把引起變形的原因主要歸結為冷卻速度不足和冷卻不均，并在此基礎上提出了提高冷卻速度并設法實現均勻冷卻的解決原則方法，可供參考。提高淬火冷卻速度的措施也在該參考文獻中列出，應用時只要合理選用相同作用方向的措施加上去。就可解決大部分齒輪的淬火變形問題。比如，齒輪的內花鍵孔變形，往往是所選的淬火油高溫冷速不足，或者說油的蒸氣膜階段過長的緣故。提高油的高溫冷速并提高油在整個冷卻過程的冷速，一般就能解決內花鍵孔的變形問題。對于中小齒輪，尤其是比較精密的齒輪，選好用好等溫分級淬火油是控制變形必不可少的措施。4.齒輪的淬火開裂:這個問題主要出現在感應加熱淬火中。選擇好水性淬火介質，比如國內外普遍采用的PAG類淬火介質(如北京華立精細化工公司生產的今禹8-20等)代替原來使用的自來水，問題便解決了。感應加熱淬火采用PAG介質。可以獲得高而均勻的淬火硬度和深而且穩定的淬硬層，淬裂危險極小。5.光亮問題:有這方面要求的場合，應當選用光亮淬火油或快速光亮淬火油。通常，光亮淬火油的光亮性好則冷卻速度不夠高，而冷卻速度很高的淬火油的光亮性則不夠好。此外，熱油的光亮性一般也較差，可以換新油或補加提高光亮性的添加劑。

二、齒輪用淬火介質的選擇當前用于齒輪淬火的介質主要是各種淬火油，水溶性淬火介質和普通自來水。以下分別討論這些介質在齒輪淬火中的選用方法和注意事項。

1.自來水

自來水是最經濟而又清潔的淬火介質。一些含碳量低、淬透性差且形狀簡單齒輪的調質淬火和感應加熱淬火，往往可以用自來水。作為淬火介質，自來水的冷卻特性是：工件處于高溫階段時冷得很快，而到了工件處于低溫階段時冷卻得也很快。冷卻速度快可以使淬透性差和比較厚大的工件淬硬。這是自來水的優點。但是，用自來水淬火有三大缺點，第一是低溫冷卻太快使多數鋼種和工件容易發生淬裂。第二是工件高溫階段冷卻太快，比較細長與較薄的工件容易因為入水方式不當而發生淬火變形。第三，也是不少人容易忽視的缺點，是隨著水溫升高，淬火冷卻的蒸氣膜階段會逐漸增長，且工件處于中低溫階段時的冷卻速度也逐漸降低。由于這種原因，當工件采取較密集的堆放方式入水淬火時，水只有穿過堆在外面工件之間的縫隙才能接觸內面的工件。穿過外面的工件時水溫會逐漸升高。這樣，堆在外面的工件接觸的水溫低，而堆在內部的工件接觸的水溫高。致使堆放在內、外部的工件的淬火冷卻效果不同。外部的工件冷卻快，淬火后硬度高，并容易淬裂。堆放在內部的工件經受的冷卻慢，淬火后硬度低。工件堆放得越密集，淬火時水的流動越不通暢，這種差別就越大。這一缺點使自來水不適用于淬密集堆放的小工件。使用油淬火時，油溫提高，冷卻的蒸氣膜階段稍有縮短，而油溫升高使油的粘度降低流動性變好，有利于提高油的冷卻速度，能使堆放得較密集的工件內外冷卻效果基本一致。應當說，這是用油淬火的一個優點。選用自來水作為淬火液時，應當知道它的優點和缺點。用好它的優點，而避免它的缺點。設法控制好水的溫度。采取堆放方式淬火時，要設法使工件堆放得疏松一些，并通過攪動促使淬火液通暢地從工件之間流過，以減小內部的水溫差。

2.水溶性淬火介質

鋼件淬裂的主要原因是水在馬氏體轉變的溫度(Ms點)及其以下的溫度范圍冷卻得考慮到多數結構鋼的Ms點在300℃附近，通常就以工件冷卻到300℃時水溶性淬火液的冷卻速度，即所謂300℃冷卻速度來表示該淬火液的冷卻性能。通常可以用水性淬火介質的300℃冷卻速度來對該介質定級，以便熱處理工作者選用。簡單說，水性淬火液的300℃冷卻速度低，其防止工件淬裂的能力就強；300℃的冷卻速度高，其淬硬能力也高，當然工件的淬裂傾向也大。因此，選擇水溶性淬火介質首先應當了解它的300℃冷卻速度。同類淬火介質品種中，得到相同的300℃冷卻速度時的濃度越低，其使用成本也就越低。水性淬火介質有很多品種，不同品種有不同的特性。PAG類介質冷卻特性可調，濃度測控容易。它既適用于整體淬火，也適用于各類感應加熱淬火，且能長期穩定地使用，因而受到普遍歡迎，成為當前國內外熱處理界使用得最廣泛的水性淬火介質。由于液溫對冷卻特性影響較大，使用水溶性淬火介質時應當配備好循環冷卻系統，以便在使用中調節液溫，一般說，在水溶性淬火液中淬火時，工件也不宜在密集堆放條件下入水，以免造成內外工件明顯不同的淬火效果。

3.普通機械油

工廠熱處理生產中使用得最多的普通機械油是N32機油(原20號機油)和N15機淬火冷卻速度不高，且低溫冷卻較慢。油的蒸氣膜階段長，工件高溫階段的冷卻慢，可能出現的問題是低碳鋼制的工件容易發生先共析鐵素體轉變；而形狀復雜的工件，比如帶花鍵孔的齒輪等又特別容易變形。在中、低溫階段冷卻慢，使比較大的工件不易淬硬或淬硬層深度不足并因此發生淬火變形。普通機油的抗氧化能力差，使用中容易老化變質，老化變質的主要反映是油的粘度提高低溫冷卻速度降低。變質的影響是工件淬火后的硬度和硬化深度見效，且淬火變形增大。粘度提高和產生油泥渣往往給淬火后的清洗造成困難，也使油的消耗量增大。