淬火冷却中工件的正放与斜放(二)

4 圆柱体试样的正放与斜放 竖直放置时,按表面朝向划分,圆柱侧面属于垂直曲面.上下两个端面分别属于水平向上表面和水平向下表面,如图14(a)所示.当水平放置时, 按虚线可以将圆柱分成倾斜向上和倾斜向下两个曲面,以及端头的两个垂直表面,如图14(b)所示.倾斜放置时的表面朝向划分如图14(c)所示.     

液态介质中淬火冷却的四阶段理论

一般认为,在液态介质中淬火冷却,工件的散热方式分为三个阶段:蒸汽膜阶段、沸腾阶段和对流阶段.但是,在试验研究中发现了几种三阶段划分不能解释的现象.通过研究这些现象,提出了一个新的阶段:中间阶段.中间阶段位于蒸汽膜阶段与沸腾阶段之间.中间阶段的特点是具有等效厚度的表面上同时存在蒸汽膜冷却区和沸腾冷却区.提供了四阶段划分对应的冷却过程曲线和冷却速度曲线.讨论了中间阶段的特性.     

淬火冷却与淬火介质

1 问题的提出长期以来,热处理行业重热轻冷,忽视淬火冷却技术的重要性,采用几十年一贯制的淬火槽及水、油两种介质,以不变应万变,极不适应机电产品提高质量、走向世界的需要。在1991年国际材料热处理联合会召开的“冷却与渗碳”专题技术讨论会上,会议主     

沸腾冷却区的宽度及其传达的信息

用摄像记录了液态介质中冷却时试样表面的冷却情况.试验发现,在液态介质中淬火时,试样表面的沸腾冷却是在呈带状的沸腾冷却区扫过的过程中完成的.这类沸腾冷却区通常多很窄,因此工件表面上任何部分经历沸腾冷却的时间都很短,靠沸腾冷却方式降低的温度都不多.淬火冷却中,从工件表面出现第一个超前扩展点开始,到蒸汽膜区完全消失为止的很长一段时间内,三种散热方式共同存在;其中,蒸汽膜冷却方式和与对流冷却方式对工件淬火冷却的贡献都比沸腾冷却的要大.     

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.     

淬火冷却技术的研究进展

本文综述了国内外冷却技术发展概况。分为六个部分：水溶性聚合物类淬火介质的工业应用、淬火介质性能测试技术及其评价方法、冷却过程模拟技术、控制冷却技术及特殊冷却方法、冷却技术及设备在我国的推广应用、发展趋势。     

吊重法测蒸汽膜厚度(一)

经过分析对比,提出了用蒸汽膜对试样的上浮力计算蒸汽膜厚度的蒸汽膜厚度测量法.确定了适合的试样.选用电子吊秤测量吊重.以匀速冷却液和60SN基础油作为冷却介质.试验中用两部摄像机分别记录了试样表面状况和吊重变化.用试验结果计算出试样温度在600℃附近时,在匀速冷却液中蒸汽膜厚度为0.2 mm,而在60SN基础油中蒸汽膜厚度为0.1 mm.试验结果验证了蒸汽膜随试样温度降低而减薄的变化规律.确定了蒸汽膜厚度,诱导锥的最低高度和隔离堤的最大缝隙也就确定了下来.用测算出的蒸汽膜厚度值解释了淬火介质的冷却特性曲线上油性介质在蒸汽膜阶段的冷却速度比水生介质的约大一倍的原因.     

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。     

钢的淬火冷却与淬火介质的选用

采用水基单介质或马氏体等温分级淬火油淬火可使钢件获得优良的性能,并明显减小淬火畸变和开裂倾向。聚合物水溶性淬火剂应按照钢件的淬透性、工件质量、形状和工件的技术性能要求等作合理的选择。马氏体等温分级淬火油适用于中等和高淬透性合金钢件的淬火冷却,可用于开式槽、闭式槽或密封箱式炉中的淬火槽等场合。     

油淬工件淬火畸变特点的成因

与高压气淬或者低温盐浴淬火相比,油淬工件的淬火畸变特点是:畸变数据零乱而没有规律;最大畸变程度通常也更大。出于对淬火油冷却特性曲线的错误认识而演变出来的工件表面温度与表面热流密度之间的一一对应关系,不能解释这种特点的成因。试验观测证明,表面温度与表面热流密度之间存在的是所处条件下的非一一对应关系。这种非一一对应关系是由蒸汽膜内气体的流动规律和冷却的中间阶段特性所引起的。应用这种非一一对应关系,既能解释淬火畸变程度更大的原因,也能解释畸变数据无规律的成因。     

隔离堤法的提出与实验验证

交界线借用和交界线扩展是工件在液态介质中淬火冷却时经常发生的事情.为防止交界线的扩展和借用,提出了隔离堤法.为证实隔离堤的作用,做了6个不同的验证试验.试验证明了隔离堤具有防止交界线扩展的作用,而隔离堤本身却不会诱导超前扩展点.分析了隔离堤防止交界线扩展的作用机理.最后展望了隔离堤法在精细淬火冷却技术中的作用.     

蒸汽膜内气体的流动规律(一)

为解释试验中出现的几个现象,研究了淬火冷却过程中蒸汽膜内气体的流动规律.结果发现,蒸汽膜内气体的流动情况因蒸汽膜所处表面的朝向不同而各不相同.确定了五类基本朝向,研究推测了这些基本朝向的蒸汽膜内气体流动规律.从工件上形成了蒸汽膜开始,到最后一片蒸汽膜消失为止,这些规律一直在试样不同朝向表面之间和各个表面之内形成并且不断增加温度差异.这项规律与先前提出的四阶段理论是相互独立的.它们可能是引起工件超差淬火变形的重要原因.     

淬火冷却介质及其应用技术漫谈(续)

对于生产现场来说，油的好坏，第一步看是否选对了油的类型。一般情况下，淬火油按使用的温度范围分成冷油和热油。80℃以下较冷的油的冷却速度一般比热油要快。在冷油中，又根据油的冷却速度高低分成快速淬火油和中快速淬火油。油的冷却速度越快，其粘度一般更低，闪点相应也越低。热油的粘度和闪点较高。根据所处理工件的材质、大小和热处理要求，该选择冷却速度快的冷油的，     

筒体淬火冷却过程研究

本文根据对筒体淬火过程中沿截面不同部位的温度变化进行实测所得的数据,分析了筒体淬火的特点,确定了模拟计算时的边界条件。作者用TFD温度场计算机模拟程序,研究了影响淬火冷却速度的各种因素及其保证筒体淬火质量的途径。     

超前扩展点的诱导

用人为的方法,在表面温度高于T1时产生超前扩展点的做法叫做超前扩展点的诱导.用液态介质中冷却的四阶段理论分析指出:通过诱导产生超前扩展点可以克服自然超前扩展点的随机性,可以提高工件获得的冷却速度,还可以减小工件上的冷却速度差异.提出了两种诱导超前扩展点的方法:诱导锥法和冲液法.用实际的诱导试验演示了这两种方法的诱导效果.超前扩展点的诱导将成为精细淬火冷却技术中的一项基本方法.     

交界线借用挑战有效厚度观念

运用液态淬火介质中冷却的四阶段理论分析得出:在工件淬火冷却过程中,交界线借用应当是非常普遍的现象.工件上较厚大部分可以借用相邻部分已有的交界线,直接由蒸汽膜阶段进入中间阶段的交界线扩展期.由于省略了超前扩展点的形成期,交界线借用可以明显增大工件获得的冷却速度.这与建立在三阶段理论基础上的有效厚度观念是相矛盾的.通过两组实验,分别演示了交界线借用能提早结束厚度更大试样的蒸汽膜阶段,以及能使更厚大试样获得更高的淬火硬度的现象.由此可以认为,交界线借用动摇了传统的有效厚度观念.     

浅谈淬火介质冷却性能的测试

介绍了淬火介质冷却性能的测试方法,并分析讨论了JB/T 7951-2004《测定工业淬火油冷却性能的镍合金探头实验方法》和SH/T 0220-1992《热处理油冷却性能测定法》两个淬火介质冷却性能测试标准在执行过程中存在的一些问题、测试误差的分析及标定的方法.     

淬火介质冷却曲线的判读和评价

１前言１９９５年５月１日,国际标准组织（ＩＳＯ）颁布了淬火油冷却特性测定方法《ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌｑｕｅｎｃｈｉｎｇｏｉｌｓｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｃｏｏｌｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓＮｉｃｋｅｌａｌｏｙｐｒｏｂｅｔｅｓｔｍｅｔｈ...