利用常用钢探头评价淬火介质冷却特性

目前对淬火介质冷却性能检测主要以冷却曲线法为主,该方法使用的探头材质为Ni-Cr合金。由于Ni-Cr合金在冷却过程中不发生相变以及导热系数与常用钢材料存在差异,不能完全反映真实工件内部冷却过程。因此选用D6AC、45、40Cr等材料来研究热处理常用淬火介质的冷却特性。研究结果表明:常用钢探头在淬火介质中获得的冷却曲线与标准探头测定的冷却曲线最大冷温及冷速存在着一定的差别,选用合适的淬火介质不应只追求最大冷速,最大冷温同样很重要。     

由“冷却模型”到“冷却工程”的演进

冷却方式决定热处理工艺的类型。淬火是金属热处理中具有标志性的核心技术,其中最关键的操作环节是冷却。通过冷却曲线分析提出了钢探头在有物态变化介质中冷却时的主、辅界面模型。分析了钢在奥氏体化后冷却转变的物理冶金学现象与工程实际所能提供的冷却环境之间的联系。概述了淬火介质与冷却技术的研究现状与发展动态,特别指出了新的冷却技术及其装备开发的重要性。总之,从单纯的冷却模型研究到冷却工程的实现将是一大跨越。     

淬火介质的冷却特性曲线究竟说明了什么

在用标准测试仪检测淬火介质冷却特性的同时,用摄像机摄录了探棒周围的状况.对比发现,按测得的冷却特性曲线的形状划分的冷却阶段,与探棒表面实际发生的冷却情况大不相同.说明了产生这种差异的原因.通过分析和推理,得出了结论:不能从淬火介质的冷却特性曲线去划分探棒所处的冷却阶段;凭测出的冷却特性曲线不可能准确推算实际工件可能获得的冷却情况;淬火介质的冷却特性曲线只宜用在介质冷却特性的相互对比中.     

利用常用钢热探头建立淬火冷却介质数据库

使用GCr15和H13等10余种常用钢制造新型热探头来评价淬火介质的硬化能力。测量了若干淬火介质淬火过程冷却曲线，研究了热探头淬后截面的微观组织和硬度分布。在此基础上开发的淬火介质冷却能力数据库，可以实现淬火过程冷却曲线和冷速曲线及热探头淬后组织和性能的查询和输出，且可存储热探头淬后开裂数据。     

淬火介质(二)

正淬火介质又称淬火剂,淬火介质有固态的(靠热传导)、液态的或气态的,主要是液态的。可分为无物态变化型和有物态变化型两大类:前者多半用于分级淬火和等温淬火,主要靠介质的传导和对流带走工件的热量,冷却能力决定于介质本身的热容,热导、流动性等物理性质,以及工件与介质间的温差。常用的有碱浴、硝盐浴和铅浴。后者按成份又可分为水基型和油基型;按冷却特性可分为非形成薄膜型,淬火过程中工件表面不产生沉积层,和形成薄膜型,淬火时在工件表面迅速形成一层覆膜,冷却     

淬火冷却过程控制中的新认识与新技术

列举了行业内关于油与水性介质中淬火冷却方面的8种错误认识和错误做法.简单介绍了四阶段理论和蒸气膜内气体的流动规律及其对工件冷却快慢与冷却均匀性的影响.采用这些新知识开发出了10项可用于控制淬火冷却过程的新认识和新技术.它们是:1.交界线借用技术;2.超前扩展点的诱导技术;3.倒立气体堆;4.工件正放与斜放的不同冷却效果;5.阻止交界线扩展的隔离堤技术;6.表面冷却过程的5种图线表述方法;7.外形对称的工件得不到具有相似对称关系的淬火冷却效果;8.两种蒸气膜厚度测试方法和测试结果对比;9.淬火介质的冷却特性曲线不是探棒表面的冷却信息;10.应当向用户提供介质的冷却特性信息.     

水在不同温度和流速下冷却能力的测量

为了研究水在不同温度和不同流速下的冷却特性,采用标准镍合金探头和淬火介质动态冷却特性测定仪,分别对水在不同温度和不同流速下的冷却曲线进行了测量,并对其冷却特性进行了定性分析和定量计算.结果表明:水温变化对水的冷却能力的影响明显高于流速变化对其的影响;静止水在水温60～70℃区间的冷却能力发生突变;水温和流速对水的冷却能力的影响可以用硬化能力值和冷却曲线面积定量表示.     

高碳钢钢丝在铅浴和CMC水溶液中的冷却行为

利用钢丝探头分别测量了含碳0.70%的钢丝在铅浴和CMC水溶液中的冷却过程。用冷却曲线分析法阐释了钢丝的冷却过程和相变规律。钢丝的“体积效应”和在其冷却介质中的热扩散能力共同决定了铅浴淬火过程及钢丝的相变过程。高碳钢钢丝在0.25%CMC水溶液中可完全转变为珠光体组织,但其转变温度由于其连续冷却转变特性而高于在铅浴中的转变温度。根据铅浴淬火的冷却本质和CMC水溶液的冷却特性,用于替代铅浴的淬火介质应设法加快初始阶段冷却速率。     

冷却介质的冷却

淬火冷却是热处理车间的关键工序，对产品质量有决定性的影响，而冷却介质的温度是其主要影响因素之一。随着淬火件数量的增加，由工件传递到冷却介质中的热量增加，温度不断升高，因此冷却介质本身也有一个冷却问题。对于油类冷却介质，由于比热较低，当淬火件较多或淬火间隔时间较短时，其温度也会急剧升高，油烟或油蒸汽增多，介质消耗加快，对环境污染增加，达到燃点时易产生明火，有火灾危险。近几年来，水溶性淬火介质发展很快，它消除了油类介质的某些弊病，如果冷却特性控制得当，在许多领域内可取代油类介质。但是影响其冷却特性的…     

高碳钢钢丝在铅浴和CMC水溶液中的冷却行为

利用钢丝探头分别测量了含碳0.70%的钢丝在铅浴和CMC水溶液中的冷却过程.用冷却曲线分析法阐释了钢丝的冷却过程和相变规律.钢丝的＂体积效应＂和在其冷却介质中的热扩散能力共同决定了铅浴淬火过程及钢丝的相变过程.高碳钢钢丝在0.25%CMC水溶液中可完全转变为珠光体组织,但其转变温度由于其连续冷却转变特性而高于在铅浴中的转变温度.根据铅浴淬火的冷却本质和CMC水溶液的冷却特性,用于替代铅浴的淬火介质应设法加快初始阶段冷却速率.     

决定淬火工件表面冷却速度的两个新因素

用标准探棒检测出的油或者水的冷却速度曲线既不能反映探棒表面的冷却情况,也不能用来推测工件表面的冷却过程。因此,应直接观测工件的冷却过程。淬火冷却过程的直接观测和研究发现,除了淬火介质的冷却能力和工件某部位的有效厚度之外,不同工件表面蒸气膜内气体的流动状况和工件表面从蒸气膜向沸腾冷却方式转型的次序,对工件表面的冷却速度和整个工件的冷却均匀性都有很大影响。业已揭示了后两种新因素影响工件冷却速度和冷却均匀性的基本规律,从而可以在淬火冷却过程中对同一工件表面的不同部位的冷却速度分别加以控制,这种控制技术被称为精细淬火冷却技术。     

Influence of Steel Grade on Surface Cooling Rates and Heat Flux during Quenching

Immersion quenching is one of the most widely used processes for achieving martensitic and bainitic steels. The efficiency and quality of quenching are generally tested using standard quench probes for obtaining the cooling curves. A host of parameters like quenchant type, steel grade, bath agitation, section thickness, etc., affect the cooling curves. Cooling curve analyses covered under ASTM standards cannot be used to assess the performance of a quenchant for different grades of steel, as they use a common material for the probe. This article reports the development of equipment, which, in conjunction with mathematical models, can be used for obtaining cooling curves for a specific steel/quenchant combination. The mathematical models couple nonlinear transient inverse heat transfer with phase transformation, resulting in cooling curves specific to the steel grade-quenchant combination. The austenite decomposition models were based on an approach consistent with both the TTT diagram of the steel and Fe-C equilibrium phase diagrams. The TTT diagrams for the specific chemistry of the specimens and the thermophysical properties of the individual phases as functions of temperature were obtained using JMatPro software. Experiments were conducted in the laboratory for computing surface temperature and heat flux at the mid-section of a 25-mm diameter by 100-mm-long cylindrical specimen of two types of steels in two different quenchants. A low alloy steel (EN19) and a plain carbon steel (C45) were used for bringing out the influence of austenite transformation on surface cooling rates and heat flux. Two types of industrial quenchants (i) a mineral oil, and (ii) an aqueous solution of polymer were used. The results showed that the cooling curves, cooling rate curves, and the surface heat flux depended on the steel grade with the quenchant remaining the same.     

对自来水作为淬火介质的两大缺点的研究

从自来水淬火时工件容易淬裂、硬度不均且畸变大等现象，列出了自来水作为淬火介质的两大缺点：一是低温冷却速度太快，二是冷却特性对水温变化太敏感。分析了自来水第二大缺点引起淬火硬度不均和畸变的原因。通过与气态介质的对比，指出了液态淬火介质共同的两类缺点：一是任何确定的液态介质，其冷却速度的可调节范围都很有限，以致同一个车间必须配备普通淬火油、中速淬火油和高速淬火油，才能满足不同工件的需要；二是工件从蒸汽膜阶段到沸腾阶段期间，冷却速度突然增大，可能引起较大的淬火畸变。提供了克服液态淬火介质第二类缺点的七类技术方法。     

液态淬火介质的两个共性的缺点及对策

适用范围有限和工件淬火变形大是液态淬火剂的两个带有共性的缺点,提出了克服第一个缺点即扩大液态淬火剂的应用范围的8种技术措施,指出,工件的淬火变形量除淬火介质的冷却速度外,还与其特性温度有关,应选用特性温度稳定的介质淬火。     

淬火剂SST101冷却机制的探讨

本文对淬火剂ＳＳＴ１０１在其不同浓度、温度下冷却曲线及４０Ｃｒ钢在该介 淬火后的淬透性、变形开裂性的测定,探讨了其冷却机制。结果表明,该淬火剂在冷却金属时,在钨表面形成一层聚合物隔离膜,此膜能降低金属淬火时产生的热应力和组织应力,避免了冷却不均现象,减小了工件变形与开裂。     

油污掺杂对PAG水基淬火液冷却特性的影响

为了探究油污对水基型淬火液冷却性能的影响,测试了不同油浓度下淬火液的冷却速率曲线、硬化能力等,通过分析淬火的具体过程和特性值函数,探讨了油污的掺杂影响淬火液冷却性能的机制。结果表明:当淬火液中油污含量大于0.3%时,淬火液的冷却性能明显变差,具体表现为沸腾阶段延后且高温阶段冷却速率明显下降,淬火液的硬化能力也随之降低;但油污的含量对工件的畸变影响较小。     

弹簧钢淬火残余应力模拟

对AISI 5160H弹簧钢圆柱试样在不同温度的25％水溶性聚(亚烷基)二醇UCONHT淬火液和Arco521淬火油中淬火产生的残余应力及畸变进行了对比性研究。试棒的直径分φ20．56mm(0．81 inches)和φ13．45mm(0．53 inches)两种。先用INC-PHATRAN代码计算出试样随时间变化的传热系数，并用ABAQUSA际准有限元软件估算热处理过程中的残余应力和畸变。在试样中心放置热电偶，测出冷却曲线，根据所测的冷却曲线，用INC-PHATRAN解决了伴随相变时的逆向热传导问题。试验了这两种淬火介质，力图将热处理畸变和开裂减少到最少,并得出了颇有价值的结论。     

UCON E型淬火介质在大模块工件上的应用

测定和分析了包括UCONE在内的几种冷却介质的冷却速度,讨论了UCONE淬火剂的应用技术问题,如介质浓度、温度以及消耗量和环境因素等。结果表明,UCONE水基淬火剂在低温区的冷却性能接近油,可作为油的代用介质。经多年生产实践,证明浓度为15％的UCONE水基淬火剂可用于模具钢、结构钢等大件的淬火处理,并取得良好的效果。     

Effect of thermal conductivity and viscosity on cooling performance of liquid quench media

Abstract

In this present work, the effect of the thermophysical properties of quenchants on its cooling performance was investigated. Water, brine solutions, polymer solutions and mineral oils were chosen to have quench media with varying thermophysical properties. Cooling curve analyses were carried out by using standard ISO/DIS 9950 quench probe. Grossmann H quench severity of the quench media was determined from the relation of H and cooling rate. Cooling curve analysis results showed that the change in thermophysical properties of the quench media had significant effect on the cooling history of the quench probe. The viscosity of the quenchant used for immersion quenching is the most important factor that controls the cooling performance of the quenchant compared to thermal conductivity of the quench medium.