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淬火油的冷却机理分为三个冷却阶段它们是：

{dy}阶段为蒸汽膜阶段，即膜沸腾阶段。在工件周围形成蒸汽膜，在此阶段的冷却缓慢，因为热传递是通过蒸汽膜靠辐射和传导进行的。这个均匀膜的稳定性和持久性取决于淬火油的基础油，添加剂，淬火油的温度和搅拌程度。

第二个阶段为核沸腾阶段。稳定的膜最终破裂，淬火油与热金属接触，引起核沸腾和高的脱热效率。在此阶段，热是作为蒸汽潜热而被移去。在此阶段冷却效果{zh0}，{zd0}冷却速度和{zd0}冷却速度所在温度都在此阶段。{dy}阶段和第二阶段的交点，称为特性温度。到达特性温度的时间称为特性温度秒，简称特温秒。高粘度基础油的特性温度高，低粘度基础油的特性温度低。高温区催冷剂的效果主要是提高特性温度，使冷却曲线向左上方移动，这样不仅大幅度地提高了高温区的冷却能力，同时也相应地提高了低温区的冷却能力。考核高温区冷却能力的指标，主要是特性温度和800-400℃的冷却时间。特性温度越高，冷却时间越短，则高温区冷却能力就越好。按照SH 0564的规定，800-400℃的平均冷却速度，普通淬火油应该大于80℃/s,快速淬火油应大于100℃/s。，超速淬火油，800-300℃的平均冷却速度应该大于84℃/s。

第三个阶段为对流阶段，即无沸腾阶段。冷却最慢的阶段，这是和在液体中热传导与对流热传递有关。在此阶段，淬火油的粘度是重要的。高粘度基础油的低温区冷却能力差，低粘度基础油的低温区冷却能力好。考核低温区冷却能力的指标，主要是特性温度800—300℃的冷却时间。特性温度越高，800-300℃冷却时间越短，则低温区综合冷却能力就越好。当然主要的是冷却时间的长短。低温区催冷剂的主要作用就是尽量缩短800-300℃的冷却时间，一般来说，淬火油大致从350℃进入对流阶段，也就是说300℃以后的冷却就非常缓慢了，正是油淬的优点。