تصلب الزيت: عملية معالجة حرارية حيوية لصلب الأدوات من أجل المتانة

التعريف والمفهوم الأساسي

يشير تصلب الزيت إلى عملية معالجة حرارية للصلب حيث يتم تسخين المادة إلى درجة حرارة الأوستنيت، والاحتفاظ بها عند تلك الدرجة حتى تتحول بالكامل إلى الأوستنيت، ثم تبريدها بسرعة عن طريق التبريد في الزيت. هذه العملية تخلق بنية مجهرية صلبة من خلال تحويل الأوستنيت إلى مارتنزيت، مما ينتج عنه زيادة كبيرة في الصلابة والقوة.

يشغل تصلب الزيت موقعاً حرجاً في منهجيات معالجة الصلب الحرارية، حيث يوفر شدة تبريد متوسطة بين الماء وتبريد الهواء. توفر هذه المعدلات المعتدلة من التبريد توازناً مثالياً بين تحقيق الصلابة المطلوبة مع تقليل مخاطر التشوه والتصدع التي تكون شائعة مع وسائل التبريد الأكثر شدة.

في ضمن مجال المعادن الأوسع، يمثل تصلب الزيت تقنية تصلب أساسية تسد الفجوة بين علوم المواد النظرية والتطبيقات الصناعية العملية. إنها تُظهر كيف يمكن الاستفادة من التحولات الطورية المسيطر عليها لتغيير الخصائص الميكانيكية لمكونات الصلب بشكل جذري لتلبية متطلبات هندسية محددة.

الطبيعة الفيزيائية والأساس النظري

الآلية الفيزيائية

على المستوى المجهرى، يتضمن تصلب الزيت تحولًا بدون انتشار من الأوستنيت ذو التركيب المكعب ذو المركز الوجهي (FCC) إلى المارتنزيت ذو التركيب الرباعي ذو المركز الجسدي (BCT). عندما يتم تبريد الصلب بسرعة من الحالة الأوستنيتية، يتم احتجاز ذرات الكربون داخل الشبكة البلورية المتغيرة، مما يخلق هيكلًا مشوهًا.

تكون معدل التبريد الذي يقدمه الزيت كافياً لقمع التحولات الخاضعة للتحكم في الانتشار (مثل تشكيل البرلايت أو الباينيت) مع السماح بحدوث التحول المارتنزيت القائم على القص. وهذا يخلق محلول صلب مشبع حيث تسيطر ذرات الكربون على شبكة الحديد، مما يعيق حركة التشوه.

تحتوي مرحلة المارتنزيت الناتجة على ضغوط داخلية عالية والعديد من التشوهات، مما يخلق حواجز فعالة أمام التشوه البلاستيكي. هذه الميزات المجهرية مسؤولة مباشرة عن الزيادة في الصلابة والقوة التي تُلاحظ في الفولاذ الذي تم تصلبه بالزيت.

النماذج النظرية

النموذج النظري الأساسي الذي يصف تصلب الزيت هو مخطط الزمن-درجة الحرارة-التحول (TTT)، الذي يرسم العلاقة بين معدلات التبريد والبنى المجهرية الناتجة. يكمل ذلك مخطط التحول المستمر للتبريد (CCT) الذي يمثل بشكل أفضل ظروف التبريد الصناعية.

تطورت الفهم لتصلب الزيت تاريخياً من الملاحظات التجريبية في أواخر القرن التاسع عشر إلى التفسيرات العلمية في أوائل القرن العشرين. عمل إدغار سي. باين الرائد في عشرينيات وثلاثينيات القرن الماضي أسس الفهم الأساسي للتحولات المارتنزيتية التي تؤسس عمليات تصلب الزيت.

تشمل الأساليب الحديثة نماذج حاسوبية تتوقع الصلابة بناءً على التركيب الكيميائي، وظروف الأوستنيت، ومعدلات التبريد. تطورت هذه النماذج من معادلات تجريبية بسيطة إلى خوارزميات معقدة تشمل مبادئ الديناميكا الحرارية والحركية للتحولات الطورية.

أساس علوم المواد

يتعلق تصلب الزيت مباشرة بتحويل بنية البلور، حيث يتحول الأوستنيت FCC إلى مارتنزيت BCT. ينشئ هذا التحويل تشويهاً كبيراً في الشبكة ويقدم شبكات تشوه عالية الكثافة تعزز من قوة المادة.

تعتمد فعالية تصلب الزيت على التحكم في حجم الحبوب أثناء الأوستنيت، حيث تحفز الحبوب الأوستنيتية الأكثر دقة تشكيل مارتنزيت أكثر انتظاماً. تعتبر حدود الحبوب نقاط نواة للمارتنزيت وتؤثر على التوزيع النهائي للمراحل.

تعتبر هذه الآلية التصلبية مثالاً على المبدأ الأساسي لعلوم المواد بأن التركيب المجهري يتحكم في الخصائص. يمثل التحول المارتنزيت مثالًا كلاسيكيًا لكيفية أن التلاعب في الترتيبات الذرية والهياكل البلورية يمكن أن يغير سلوك الميكانيكا الكلي بشكل جذري.

التعبير الرياضي وطرق الحساب

معادلة التعريف الأساسية

يمكن تقدير الصلابة التي يتم تحقيقها من خلال تصلب الزيت باستخدام العلاقة التالية:

$$HRC = 60 - \frac{1}{k} \ln\left(\frac{t}{t_0}\right)$$

حيث $HRC$ هو صلابة روكويل C، و$t$ هو وقت التبريد بين 800 درجة مئوية و500 درجة مئوية (بالثواني)، و$t_0$ هو ثابت الوقت المرجعي، و$k$ هو ثابت خاص بالمادة متعلق بالتصلب.

معادلات الحساب ذات الصلة

يمكن حساب القطر المثالي ($D_I$) للتصلب الكامل باستخدام:

$$D_I = f(C) \cdot \prod_{i} f_i(X_i)$$

حيث $f(C)$ هي دالة لمحتوى الكربون، و$f_i(X_i)$ تمثل عوامل الضرب لكل عنصر سبائى $X_i$.

يمكن تقدير معدل التبريد في مركز عينة أسطوانية خلال تصلب الزيت بواسطة:

$$\frac{dT}{dt} = -\frac{h \cdot A}{m \cdot c_p} \cdot (T - T_0) \cdot \left(\frac{r_0}{r}\right)^2 \cdot J_0\left(\frac{\alpha \cdot r}{r_0}\right)$$

حيث $h$ هو معامل نقل الحرارة، و$A$ هو المسافة السطحية، و$m$ هو الكتلة، و$c_p$ هو السعة الحرارية النوعية، و$T$ هو درجة الحرارة الحالية، و$T_0$ هو درجة حرارة الزيت، و$r$ هو الموضع الشعاعي، و$r_0$ هو نصف قطر العينة، و$J_0$ هو دالة بيسل، و$\alpha$ هو الانتشار الحراري.

الشروط والقواعد القابلة للتطبيق

تكون هذه النماذج الرياضية عادة صالحة للصلب منخفض إلى متوسط الكربون (0.3-1.0% C) والصلب السبائكي المنخفض إلى متوسط. تصبح أقل دقة بالنسبة للصلب مع سبائك عالية وسلوكيات تحول معقدة.

تفترض المعادلات هيكل الأوستنيت الابتدائي المتجانس وظروف التبريد المتسقة طوال العملية. تحدث انحرافات كبيرة عند التعامل مع هندسات معقدة، سماكات مقاطع متغيرة، أو هياكل ميكرومترية غير متجانسة.

تتجاهل هذه النماذج عادة تأثيرات الضغوط الداخلية، الأوستنيت المحتفظ به، وترسيب الكربيد الذي يمكن أن يؤثر على قيم الصلابة النهائية. كما أنها تفترض ظروف نقل حرارية مثالية قد لا تعكس التنوع الصناعي.

طرق القياس والتوصيف

المواصفات القياسية للاختبار

ASTM A255: طرق الاختبار القياسية لتحديد قدرة التصلب للصلب - تغطي اختبار التبريد في نهاية جوميني لتقييم قدرة التصلب.

ISO 642: الصلب - اختبار القدرة على التصلب عن طريق التبريد في النهاية (اختبار جوميني) - يوفر المعايير الدولية لاختبار القدرة على التصلب.

ASTM E18: طرق الاختبار القياسية لصلابة روكويل للمواد المعدنية - توضح الإجراءات لقياس صلابة المكونات التي تم تصلبها بالزيت.

ASTM E3: دليل القياسي لإعداد عينات المعادن المجهرية - يحدد طرق الفحص المجهري للصلب المتصلب.

معدات ومبادئ الاختبار

غالباً ما تستخدم اختبارات الصلابة لمكونات تصلب الزيت أجهزة اختبار صلابة روكويل (تحديداً مقياس HRC) أو معدات الصلابة الدقيقة فيكرز. تقيس هذه الأجهزة المقاومة للغرز تحت أحمال معيارية.

يستخدم الفحص المجهري المجاهر الضوئية والمجاهر الإلكترونية الممسوحة (SEM) لتحليل الميزات المجهرية. تكشف هذه التقنيات عن شكل المارتنزيت، وحجم الحبوب، ووجود الأوستنيت المحتجز أو الكربيدات.

قد تشمل التوصيف المتقدم تحليل الحيود بالأشعة السينية (XRD) لتحديد كمية الأوستنيت المحتجز وعلم الميكروسكوب الإلكتروني الناقل (TEM) للتحليل التفصيلي للبنية الفرعية المارتنزيت وترتيبات التشوه.

متطلبات العينة

تتطلب عينات اختبار الصلابة القياسية أسطحاً مسطحة ومتوازية بسمك أدنى يبلغ 10 مرات عمق الغرز. يجب أن تكون النهاية السطحية 32 ميكرون (0.8 ميكرون) أو أفضل بدون إزالة الكربون.

يجب أن يتم قطع العينات المعدنية بدون التسبب في ضرر حراري، مثبتة في وسط مناسب، وصقل بشكل متدرج حتى الوصول إلى سطح مرآة (عادة 1 ميكرون أو أفضل). يكشف النقش بمحلول نيتال 2-5% عن البنية المجهرية المارتنزيت.

يجب أن يتم تشكيل عينات اختبار جوميني بدقة بقطر 25.4 مم (1 بوصة) وطول 100 مم (4 بوصة) مع نهايات مسطحة عمودية على المحور ضمن 0.025 مم.

معلمات الاختبار

يتم عادة إجراء اختبارات الصلابة عند درجة حرارة الغرفة (23±5°م) مع الأحمال القياسية (150 كجم/م² لروكويل C). يجب أخذ عدة قياسات مع مسافات كافية (على الأقل 3 أبعاد غرز).

يتطلب الفحص المجهري تقنيات إضاءة مناسبة (مجال مضيء، مجال مظلم، أو تباين تداخلي تفاضلي) وتكبيرًا مناسبًا للميزات التي تتم دراستها (100-1000x).

تتطلب اختبارات جوميني درجة حرارة ماء تبلغ 24±5°م مع معدل تدفق محدد ووضع العينة. يجب تقليل وقت التبريد من الأوستنيت إلى التبريد (عادة أقل من 5 ثوان).

معالجة البيانات

تُجمع بيانات الصلابة عادةً كقياسات متعددة عبر العينة، مع تحليل إحصائي يقدم القيم المتوسطة والانحرافات المعيارية. يتم استبعاد القيم الشاذة التي تتجاوز انحرافين معياريين غالباً.

يتم توليد منحنيات القدرة على التصلب من خلال رسم الصلابة مقابل المسافة من الطرف المتصلب في اختبارات جوميني. تتم مقارنة هذه المنحنيات مع النطاقات القياسية لدرجات الصلب المحددة.

قد تشمل الكمية المجهرية تقنيات العد النقطي أو برامج تحليل الصور لتحديد نسب المراحل، خصوصاً لمحتوى الأوستنيت المحتفظ به.

نطاقات القيم النموذجية

تصنيف الصلب	نطاق الصلابة النموذجي (HRC)	ظروف الاختبار	المعيار المرجعي
صلب أدوات تصلب الزيت (O1, O2, O7)	62-65	تم تبريده وتميخه بشكل صحيح عند 200°م	ASTM A681
صلب سبائكي متوسط الكربون (4140, 4340)	54-58	تم تبريده في الزيت من 850°م، كما هو	SAE J1268
درجات الكربنة (8620, 4320)	58-62 (الحالة)، 35-45 (النواة)	تمت كربنتها، وتم تبريدها في الزيت، تم طهيها عند 180°م	ASTM A255
صلب الينابيع (5160, 6150)	50-54	تم تبريده في الزيت وتم طهيه عند 425°م	ASTM A689

تنتج التباينات ضمن كل تصنيف عادةً من الاختلافات في حجم المقطع، حيث تحقق المقاطع الرقيقة صلابة أعلى بسبب معدلات التبريد الأسرع. يؤثر محتوى عناصر السبائك، وخاصة الكربون، والكروم، والموليبدنوم، بشكل كبير على القدرة على التصلب.

تعمل هذه القيم كنقاط مرجعية لمراقبة الجودة في عمليات التصنيع. يجب أن يفسر المهندسون هذه القيم كنطاقات قابلة للتحقيق بدلاً من ضمانات مطلقة، مع الأخذ بعين الاعتبار تأثير الهندسة والمتغيرات في المعالجة.

توجه ملحوظ عبر أنواع الفولاذ هو العلاقة العكسية بين مستوى الصلابة القابلة للتحقيق وسمك المقطع. تكون هذه النمط أقل وضوحًا في الفولاذ عالي السبائك بسبب قدرتهم العالية على التصلب.

تحليل تطبيقات الهندسة

اعتبارات التصميم

يطبق المهندسون عادةً عوامل أمان من 1.2-1.5 عند تصميم المكونات بناءً على متطلبات الصلابة الدنيا. وهذا يأخذ في الاعتبار الاختلافات في استجابة المعالجة الحرارية واحتمالية وجود تغاير في الهيكل المجهري.

غالبًا ما توازن قرارات اختيار المواد بين القدرة على التصلب والمعالجة والتكلفة. عادة ما تتطلب الفولاذات الأكثر قدرة على التصلب أسعارًا عالية ولكنها قد تقلل من تكاليف المعالجة عن طريق تمكين تصلب الأقسام الأكبر.

يجب أخذ أنماط الضغوط المتبقية من تصلب الزيت بعين الاعتبار في المكونات الدقيقة. يمكن أن تتسبب هذه الضغوط في تغيرات أبعاد خلال عمليات المعالجة التالية أو في الخدمة، خاصة عند درجات الحرارة المرتفعة.

المجالات الرئيسية للتطبيق

تستخدم الصناعة السيارات على نطاق واسع مكونات تصلب الزيت لتروس النقل، وأعمدة الكرنك، ومكونات التعليق. تتطلب هذه التطبيقات صلابة سطحية عالية لمقاومة التآكل مع الحفاظ على صلابة النواة الكافية لمقاومة الحمل الصدمي.

تمثل تطبيقات الأدوات قطاعاً حيوياً آخر، حيث يتم استخدام فولاذ الأدوات الذي تم تصلبه بالزيت لتشكيل الأدوات والمثاقب والقوالب. تتطلب هذه المكونات استقراراً هندسياً ممتازاً خلال عملية التصلب وصلابة متناسقة طوال فترة خدمتها.

تستخدم التطبيقات الجوية فولاذ السبائك الذي تم تصلبه بالزيت لمكونات عجلات الهبوط، والمثبتات، وأجزاء المحرك. تتطلب هذه التطبيقات موثوقية استثنائية، مع متطلبات صارمة لتجانس الهيكل المجهري والخلو من التصدع الناتج عن التبريد.

التجارة في الأداء

تتحقق الصلابة الناتجة عن تصلب الزيت عادةً على حساب القابلية للتمدد والصلابة. مع زيادة الصلابة، تقل قدرة المادة على امتصاص الطاقة قبل الكسر، مما يخلق تجارة تصميم أساسية.

يجب موازنة الاستقرار البعدي خلال التصلب مقابل الحد الأقصى للصلابة القابلة للتحقيق. يوفر المشتقات الأكثر شدًة (مثل الماء) صلابة أعلى ولكنها تتسبب في تشوه أكبر ومخاطر تصدع مقارنًة بالزيت.

غالبًا ما يوازن المهندسون عمق التصلب ضد صلابة السطح من خلال اختيار دقيق لتركيبة الفولاذ ومعلمات التبريد. يتطلب التصلب الأعمق عادةً المزيد من عناصر السبائك، مما يزيد من تكلفة المواد وقد يقلل من قابلية المعالجة.

تحليل الفشل

يمثل التصدع الناتج عن التبريد وضعية شائعة لفشل المكونات التي تم تصلبها بالزيت، حيث يحدث ذلك عندما تتجاوز الضغوط الحرارية قوة المادة خلال التبريد. تتشكل هذه الشقوق عادة عند الزوايا الحادة، أو الانتقالات المقطعية، أو العيوب الموجودة مسبقًا.

تشمل آلية الفشل تشكيل ضغوط شد عالية على السطح أثناء تبريده وانكماشه بينما تظل النواة حارة. تشمل استراتيجيات الوقاية تصميم المكونات المناسب (تجنب الزوايا الحادة)، وتسخين الزيت، واستخدام تقنيات التبريد المتقطع.

يمكن أن يؤدي عدم كفاية عمق التصلب إلى فشل التعب تحت السطح في المكونات المحملة بشكل كبير. يمكن تقليل هذه المخاطر من خلال اختيار فولاذ مناسب مع قدرة تصلب كافية لحجم المقطع، أو عن طريق تعديل تصميم المكونات لتقليل سمك المقطع.

العوامل المؤثرة وطرق التحكم

تأثير التركيب الكيميائي

يحدد محتوى الكربون مباشرة الحد الأقصى للصلابة القابلة للتحقيق، حيث يوفر 0.6-0.7% كربون صلابة مثالية في فولاذ الكربون العادي. تزيد مستويات الكربون الأعلى من الصلابة ولكنها تعزز أيضًا قابلية التصدع الناجم عن التبريد.

تعزز عناصر السبائك مثل الكروم، والموليبدنوم، والمنغنيز بشكل كبير القدرة على التصلب من خلال تأخير تشكيل البرلايت والباينيت خلال التبريد. وهذا يسمح بتشكيل المارتنزيت عند معدلات التبريد الأبطأ، مما يمكّن من تصلب المقاطع الأكبر.

تحسن العناصر الدقيقة مثل البورون (30-90 جزء في المليون) بشكل كبير من القدرة على التصلب بأقل تأثير على الخصائص الأخرى. ومع ذلك، يجب التحكم في النيتروجين (عادةً مع إضافات التيتانيوم أو الألمنيوم) لمنع البورون من تشكيل نيتريدات غير فعالة.

تأثير التركيب المجهرية

يؤثر حجم حبيبات الأوستنيت السابقة بشكل كبير على استجابة وصلابة الزيت. تحسن الحبيبات الدقيقة من الصلابة ولكن قد تقلل قليلاً من القدرة على التصلب، بينما تعزز الحبيبات الخشنة من القدرة على التصلب ولكن تضر الصلابة وتزيد من خطر التشوه.

تضمن التوزيع المتجانس لعناصر السبائك استجابة منتظمة للتصلب في جميع أنحاء المكون. يمكن أن يؤدي التهجين أو التشكل إلى إنشاء مناطق ذات قدرا متفاوت تتطلب التصلب، مما يؤدي إلى بقع ناعمة أو تشوه زائد.

تعتبر الشوائب غير المعدنية مراكز توتر أثناء التبريد، مما قد يبدأ تشققات التبريد. تقلل ممارسات صناعة الفولاذ الحديثة من محتوى الشوائب من خلال إزالة الغاز تحت الفراغ وتقنيات التصلب المتحكم بها.

تأثير المعالجة

تؤثر درجة حرارة الأوستنيت مباشرة على استجابة التصلب، حيث تزيد درجات الحرارة العليا من القدرة على التصلب ولكن قد تسبب نمو الحبيبات. تتراوح درجات الحرارة المثلى عادةً بين 30-50°م فوق درجة حرارة التحول الحرجة.

تؤثر درجة حرارة الزيت بشكل كبير على معدل التبريد والصلابة الناتجة. تعمل زيوت التبريد العادية عند 40-80°م، حيث تقلل درجات الحرارة العالية من شدة التبريد ولكن تحسن الاستقرارية البعدية.

تعمل الحركة أثناء التبريد على تحسين اتساق التبريد من خلال تعطيل الأغطية البخارية التي تتشكل حول العنصر الساخن. يمكن أن تؤدي الحركة غير الكافية إلى ظهور بقع ناعمة، بينما قد تزيد الحركة الزائدة من التشوه.

العوامل البيئية

تؤثر درجة حرارة التشغيل على استقرار الهيكل المارتنزيت، حيث تحدث آثار التخفيف فوق حوالي 150°م. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تليين تدريجي خلال الخدمة عند درجات حرارة مرتفعة.

يمكن أن تتفاعل البيئات العدائية مع الضغوط المتبقية من تصلب الزيت، مما قد يؤدي إلى تكسير التآكل المعتمد على الضغط. تعد هذه المخاطر ذات أهمية خاصة في المكونات ذات القوة العالية التي تتعرض للبيئات التي تُنتج الهيدروجين.

يمكن أن يتسبب التعرض لدورات درجات الحرارة في إجراء تغييرات مجهرية على مر الزمن، مما قد يقلل من الصلابة من خلال ترسيب كربيدات دقيقة من الهيكل المارتنزيت المشبع.

طرق التحسين

يمنع الأوستنيت في جو خاضع للرقابة إزالة الكربون السطحية التي قد تقلل من صلابة السطح. تحافظ الحمامات الملحية أو الأجواء الغازية الواقية على محتوى الكربون على السطح أثناء التسخين.

تشمل تقنيات التبريد المتقطع التبريد الأولي في زيت ساخن يلي انتقال إلى زيت أكثر برودة. تقلل هذه الطريقة من الموجات الحرارية والتشوه المرتبط بينما تحقق أيضًا الصلابة المطلوبة.

يمكن أن يؤدي العلاج بالتبريد بعد تصلب الزيت التقليدي إلى تحويل الأوستنيت المحتفظ به إلى مارتنزيت، مما يزيد من الصلابة والاستقرار البعدي. تتطلب هذه العملية بشكل عام التبريد إلى -80°م أو أقل لمدة 24-48 ساعة.

المصطلحات والمعايير ذات الصلة

المصطلحات ذات الصلة

تشير القدرة على التصلب إلى قدرة الفولاذ على تشكيل مارتنزيت عند أعماق معينة عندما يتم تبريده. تحدد هذه الخاصية الحد الأقصى لحجم المقطع الذي يمكن أن يتم تصلبه بنجاح باستخدام التبريد بالزيت.

يصف تكسير التخفيف ظاهرة حيث تصبح بعض فولاذات السبائك هشة بعد التخفيف في نطاق 375-575°م. يمكن أن تؤثر هذه الحالة على المكونات التي تم تصلبها بالزيت التي تخضع للمعالجة الحرارية اللاحقة.

تشير الأوستنيت المحتفظ به إلى الأوستنيت غير المحول الذي يبقى في التركيب المجهري بعد التبريد. يمكن أن يقلل هذا الطور من الصلابة الظاهرة ويسبب عدم الاستقرار في الأبعاد في المكونات التي تم تصلبها بالزيت.

هذه المصطلحات متصلة من خلال علاقتها بالتحولات الطورية أثناء المعالجة الحرارية. تحدد القدرة على التصلب استجابة التبريد، مما يؤثر على محتوى الأوستنيت المحتفظ به وقابلية الظواهر التخفيفية.

المعايير الرئيسية

يوفر SAE J406 طرقًا معيارية لتحديد قدرة التصلب للصلب، بما في ذلك الإجراءات لإجراء وتفسير اختبارات تبريد نهاية جوميني التي تعتبر حيوية لتوقع أداء تصلب الزيت.

تحدد ISO 9950 طرق تحديد خصائص التبريد للمبردات، بما في ذلك زيوت التبريد المختلفة المعتمدة على البترول المستخدمة في عمليات التصلب.

تختلف المعايير الوطنية مثل ASTM D6200 (طريقة اختبار قياسية لتحديد خصائص التبريد للزيوت المتقلبة من خلال تحليل منحنى التبريد) عن المعايير الدولية من حيث معلمات الاختبار المحددة ومتطلبات الإبلاغ.

اتجاهات التطوير

يركز البحث الحالي على النمذجة الحاسوبية لعمليات التبريد باستخدام الديناميات الحرارية السائلة المقترنة بحركيات التحول الطوري. تهدف هذه النماذج إلى توقع توزيع الصلابة في هندسات معقدة بدقة أكبر.

تشمل التقنيات الناشئة زيوت تبريد صديقة للبيئة قائمة على الحيوانات ذات خصائص تبريد مشابهة للزيوت المعتمدة على البترول ولكن مع قابلية تحلل أفضل وتأثير بيئي أقل.

من المحتمل أن تشمل التطورات المستقبلية المراقبة والتحكم في الوقت الفعلي لعمليات التبريد باستخدام مجموعة من المستشعرات وخوارزميات تعلم الآلة. يعد هذا الأسلوب بتحقيق نتائج تصلب مثلى مع الحد من التشوه من خلال التحكم التكيفي في معلمات التبريد.