Skip to content
Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by De Gruyter May 31, 2013

The influence of quenchant composition on the cooling rate

Einfluss der Zusammensetzung des Abschreckmediums auf die Abkühlrate
  • B. Matijević , Lj. Pedišić and L. Vlašić

Abstract

Adequate selection of quenching media decreases the risk of tensile stresses, and also of cracking and workpiece distortion. High-performance quenching oils must have very high oxidation and thermal resistance and low sludge formation, must be non-staining and have a high flash point and acceptable heat-transfer characteristics. The quenching media contain a base oil and different types of additives according to application requirements. Mineral oils, synthetic and natural oils, used separately or in combination, may be used as base oils. Mineral base oils are widely used because of their advantages with respect to stability in comparison to natural oils, or lower prices in comparison to synthetic oils. There are numerous compounds available for use but, besides their functional properties, the environmental and safety requirements have to be considered in the selection of components. Based on that, barium additives must be replaced with less harmful compounds. Petroleum derivatives should be replaced with renewable base stocks that are biodegradable, which is a general trend in lubricant development. By changing the composition of quenching oils, base oils and additives, heat transfer characteristics are also changed. In this study, the results of investigation into physical and chemical properties and also cooling characteristics of new quenching oils with different compositions are presented. Cooling curves for different compositions have been evaluated according to the ISO 9950 Standard.

Kurzfassung

Das Risiko der Ausbildung starker Zugeigenspannungen und damit verbundener Maß- und Formänderungen oder sogar Risse kann durch eine angemessene Auswahl des Abschreckmittels reduziert werden. Hochleistungs-Abschrecköle müssen eine hohe Beständigkeit gegen Oxidation und thermische Einflüsse sowie eine niedrige Tendenz zur Schlammbildung aufweisen, sie sollen nicht verfärbend sein, einen hohen Flammpunkt besitzen sowie einen akzeptablen Wärmeübergang gewährleisten. Solche Abschrecköle bestehen aus einem Basisöl sowie, je nach Anwendung, verschiedenartigen Zusätzen. Als Basisöle kommen Mineralöle, synthetische Öle sowie pflanzliche oder tierische Öle, entweder einzeln oder kombiniert, zum Einsatz. Mineralöle werden dabei wegen ihrer im Vergleich zu pflanzlichen (oder tierischen) Ölen hohen Stabilität und ihrem im Vergleich zu synthetischen Ölen niedrigen Preis besonders häufig verwendet. Die Auswahl aus den zahlreichen verschiedenen Additiven muss neben funktionalen auch umwelt- und sicherheitstechnische Aspekte berücksichtigen. Deswegen müssen Barium-Additive durch weniger schädliche Zusätze ersetzt werden. Erdöl-Derivate sollten entsprechend dem Trend bei den Schmierstoffen durch biologisch abbaubare, nachwachsende Basiskomponenten ersetzt werden. Durch Verändern der Zusammensetzungen aus Abschreckölen, Basisölen und Additiven wird auch wiederum die Abschreckwirkung verändert. In dieser Veröffentlichung werden die physikalischen und chemischen Eigenschaften sowie die Abschreckwirkung neuer Abschrecköle unterschiedlicher Zusammensetzungen untersucht. Dazu werden Abkühlkurven für die verschiedenen Abschrecköle entsprechend der Norm ISO 9950 ausgewertet.

References

1. Liščić, B.; Stupnišek, M.; Cajner, F.; FiletinT.: Toplinska obrada. Praktikum FSB, Zagreb, 1991Search in Google Scholar

2. Standard ISO 6743-14: Lubricants, industrial oils and related products (class L); classification; part 14: family U (heat treatment). Beuth, Berlin, 1994Search in Google Scholar

3. Rocker, M.: VKIS-VSI-Komponentenliste für KSS nach DIN 51385. In: Lubricants, materials, and lubrication engineering, proc. 13th Int. Coll. Tribology, 15–17.01.02, Esslingen, Germany; Bartz, W. (Ed.), TAE Esslingen, 2002, p. 749754Search in Google Scholar

4. Beitz, T.: Substitution of quenching oils with high risk of fire to waterbased quenchants without flames and fumes. Proc. 15th IFHTSE Congr., 25–29.09.06, Vienna, Austria; ASMET, Leoben, Austria, 2006, p. 9197Search in Google Scholar

5. Standard ASTM D 445a: 2011: Standard Test Method for Kinematic Viscosity of Transparent and Opaque Liquids (and Calculation of Dynamic Viscosity). Beuth, Berlin, 2011Search in Google Scholar

6. Standard ISO 3104: 1994–10: Petroleum products – Transparent and opaque liquids – Determination of kinematic viscosity and calculation of dynamic viscosity. Beuth, Berlin, 1994Search in Google Scholar

7. Standard ISO 2592: 2000–09: Determination of flash and fire points – Cleveland open cup method. Beuth, Berlin, 2000Search in Google Scholar

8. Standard ASTM D 1500: 2007: Standard Test Method for ASTM Color of Petroleum Products (ASTM Color Scale). Beuth, Berlin, 2007Search in Google Scholar

9. Standard ISO 2049: 1996–07: Petroleum products – Determination of colour (ASTM scale). Beuth, Berlin, 1996Search in Google Scholar

10. Standard ISO 9950: 1995–05: Industrial quenching oils – Determination of cooling characteristics – Nickel-alloy probe test method. Beuth, Berlin, 1995Search in Google Scholar

11. Felde, I.; Reti, T.; Segerberg, S.; Bodin, J.; Totten, G. E.: Characterization of quenching performance by using computerized procedures and data base of heat treatment processes. In: Integration of heat treatment and surface engineering in the manufacture of engineering components, Proc. 8th Sem. IFHTSE 2001, 12–14.09.01, Dubrovnik-Cavtat, Croatia; CSHTSE, Zagreb, Croatia, 2001, p. 309316Search in Google Scholar

Published Online: 2013-05-31
Published in Print: 2012-04-01

© 2012, Carl Hanser Verlag, München

Downloaded on 10.6.2023 from https://www.degruyter.com/document/doi/10.3139/105.110140/html
Scroll to top button