淬火介质(九)

（6）淬火的原理 淬火的原理普遍认为：在水、油类淬火介质中冷却过程的冷却特性曲线上分为蒸气膜、沸腾和对流三个阶段,见下图。介质的沸点远比淬火工件温度低,赤热的工件进入淬火介质迅速使周围的淬火液汽化,并形成一层蒸汽膜包围工件,使工件与周围淬火液隔开。     

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.     

矿物淬火油及其应用

目前,矿物淬火油仍在广泛应用.矿物淬火油通过加氢精炼去除S、N、O及某些金属元素是提高其淬火冷却性能和使用寿命的主要手段.矿物淬火油的冷却特性与冷却过程中膜沸腾阶段、核沸腾阶段和对流阶段的温度范围及添加剂等因素有关.指出了矿物淬火油的选用依据,如合乎要求的闪点,较低的油污形成倾向,不锈蚀工件,合适的传热性能等.简述了矿...     

考虑冷却介质相变的淬火过程流固耦合数值模拟

基于沸腾两相流动与传热的基本理论,考虑冷却介质的相变,建立了工件淬火过程流固耦合的数学模型。通过对多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics进行二次开发,完成了模型的数值求解并进行了可靠性验证。结果表明,创建的工件淬火过程流固耦合的数学模型是可靠的,可以较为准确地模拟出淬火工件表面温度随时间的变化历程以及淬火不同阶段的热传递速率特征。工件表面不同位置进入各个沸腾阶段的转折时间不同,棱角处最先进入过渡沸腾、核态沸腾和自然对流阶段,相应地该位置点温度下降也最快。在膜态沸腾阶段,工件表面被一层汽膜包裹,汽膜厚度随着工件高度坐标的增加而增厚。进入到过渡沸腾和核态沸腾阶段后,蒸汽的生成量增大,生成的蒸汽充斥在工件周围并不断上浮至自由液面溢出。     

影响水溶性淬火介质PAG冷却性能的因素

浓度、温度和搅拌程度是影响水溶性淬火介质PAG冷却能力的重要因素,正确地发挥它们的作用还必须有工艺条件的配合。三个因素中,最重要的是搅拌程度。提高介质浓度可得到较慢的冷却速度,反映了围绕赤热工件的富聚合物膜的厚度较厚。最大冷却速度随浓度增加而下降。浓度对介质冷却曲线的影响如图1所示。不同的搅拌程度(通过变速泵,螺旋桨)给工件淬火提供了工艺上的灵活性,可使不同尺寸和几何形状的工件得以淬火。随着搅拌的增加,冷却曲线向更快的方向移动。最大冷却速度随液体的搅拌速度增加而增加。同时蒸汽膜将持续变薄直到核沸腾发生。水…     

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.     

根据淬火油的使用条件鉴别其传热系数

淬火介质的传热系数对于热处理模拟是必要的。淬火油的冷却特性根据它们的种类和用途而有很大变化。用户根据所要求的硬度和变形量要求来选择合适的淬火油。特别是通过搅拌和减压可提高冷却性能。因此,我们根据淬火油的用途和种类鉴别其传热系数。冷却特性因淬火油种类的不同而有很大的改变。不同种类淬火油冷却特性的差异主要取决于沸腾的温度范围和最大传热系数。另一方面,在对流阶段,在沸腾期,冷却特性没有什么变化。即使改变淬火油温度,传热系数也没有明显的变化。当淬火油被搅拌时,蒸汽膜和对流期的传热系数增大,但是沸腾期的传热系数仅略有变化。当淬火油被减压时,具有高传热系数的温度区域向低温侧移动。此外,蒸汽膜期的传热系数下降。为了提高热处理模拟精度,遵照现场使用的实际情况计算传热系数乃至为重要     

超低温淬火（液氮淬火）

工件在普通介质中淬火时,冷却过程一般分为三个阶段（汽膜期、沸腾期、对流期）,在不同的冷却阶段,冷却速度有很大的变化,尤其是在汽膜-沸腾过渡阶段,钢正好处在塑性较低的温度范围,因过度热冲击而产生变形或微裂纹成为不可避免的现象。液氮的冷却速度比水大5倍左右。     

根据淬火油的使用条件鉴别其传热系数

淬火介质的传热系数对于热处理模拟是必要的。淬火油的冷却特性根据它们的种类和用途而有很大变化。用户根据所要求的硬度和变形量要求来选择合适的淬火油。特别是通过搅拌和减压可提高冷却性能。因此，我们根据淬火油的用途和种类鉴别其传热系数。冷却特性因淬火油种类的不同而有很大的改变。不同种类淬火油冷却特性的差异主要取决于沸腾的温度范围和最大传热系数。另一方面，在对流阶段，在沸腾期，冷却特性没有什么变化。即使改变淬火油温度，传热系数也没有明显的变化。当淬火油被搅拌时，蒸汽膜和对流期的传热系数增大，但是沸腾期的传热系数仅略有变化。当淬火油被减压时，具有高传热系数的温度区域向低温侧移动。此外，蒸汽膜期的传热系数下降。为了提高热处理模拟精度，遵照现场使用的实际情况计算传热系数乃至为重要。     

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。     

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。     

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。     

淬火过程流动及热参数的研究进展

流动和热参量是淬火过程中控制淬火质量的关键点。利用热电偶或非接触式温度测量仪可以得到淬火工件表面的温度,并以此对传热过程进行研究,以评定淬火介质的热交换和冷却能力。通过一定技术手段对介质流场结构尤其是流速进行测定,以保证淬火质量、提高淬火效率。淬火过程中发生的汽液两相流动沸腾现象使得淬火过程更加复杂。膜态沸腾阶段和核态沸腾阶段是沸腾现象的重要研究内容,而其中涉及的蒸汽膜物理特性试验研究,以及通过纳米改性技术主动或被动改变试件材料表面微观性质以此改变临界热流密度的试验研究成为当前沸腾现象试验研究的新动向。     

淬火冷却系统的设计及计算机模拟

淬火是钢铁零件热处理的关键工序之一。淬火冷却系统的设计和结构对工件获得良好的淬火质量具有极为重要的作用。论述了淬火槽容积的确定,工件的热量向淬火剂的传递,淬火液的搅拌方式及搅拌强度的确定和检测,以及CFD技术在淬火冷却系统设计中的应用。     

水溶性淬火介质的搅拌

MH淬火介质是一种无毒、无臭、不燃烧、无污染的新型水溶性淬火介质[1]，具有冷却速度可调，使用温度范围较宽和价格低廉等一系列优点。本文旨在研究搅拌因素对该介质冷却特性的影响，从而为其在热处理生产中的应用提供重要的参考。1搅拌的作用对水溶性淬火介质来说，搅拌的作用很重要。高聚合物水溶性淬火介质在长期使用过程中，由于与灼热工件的反复作用，会使其中的高聚合物发生分解，从而使淬火介质变质。搅拌可增加淬火工件周围介质的循环，降低温度，从而减缓分解变质，维持介质稳定的冷却特性，所以搅拌可起抗老化的作用。2搅拌速度…     

PAG淬火剂冷却控制技术在网带炉生产线上的应用

通过对网带炉淬火油槽冷却系统的技术改进及PAG淬火剂的应用,以及对PAG淬火剂的浓度、温度、喷射、搅拌力度及角度等方面的调节与控制,并按工艺需要,对工件高中温段实施强烈淬火冷却控制,使产品达到"高温区快冷,低温区慢冷"的理想淬火冷却效果.由于采用强烈淬火控制技术,最大限度地强化了热交换,工件得到可控制的均匀快冷,使工件淬火冷却效果更强烈,硬度更高、更均匀.由于淬火后工件表面产生了压应力,有效地抑制了工件的畸变和开裂,使产品质量及产量得到了大幅度提高.     

气雾强制循环高压气体淬火冷却方法

一种气雾强制循环高压气体淬火冷却方法，属于金属材料热处理领域。本发明向设有强力搅拌风机和热交换器的容器内通入气体和水雾，气体和水雾的混合体在强力搅拌风机的驱动下与热工件进行换热．气体和水雾从工件吸收的热量又通过设置在其中的热交换器被带走或通过排风机排出容器，从而达到淬火件快速冷却的目的。     

40Cr钢喷雾淬火换热系数的计算及数值模拟

为计算ф25 mm×100 mm 40Cr圆柱试件喷雾淬火冷却过程的换热系数,采用四通道采样系统测定了喷雾淬火过程的冷却曲线,并用反传热法中的非线性估算法计算出换热系数。计算结果表明,喷雾淬火过程分3个阶段:膜沸腾阶段、核沸腾阶段和对流换热阶段,并在冷却到120℃时,换热系数达到峰值9800 W·m-2·℃-1。采用此换热系数作边界条件,对40Cr钢的喷雾淬火过程进行了数值模拟,得到淬火过程中不同时刻的温度场、组织场、硬度场和应力场。     

在新介质中淬火对铝合金性能和组织的影响

铝合金一般是在室温水中淬火,由于水的冷却速度大,会在工件内引起内应力和形成裂纹。而在油中淬火时,零件的翘曲虽然减小,但是因为冷却速度较小而导致固溶体部分分解,从而使抗腐蚀性能变坏。当使用沸水和液氦冷却时,薄膜沸腾状态被延长,因而使翘曲和形成裂纹的机率明显减小,这样能使校正工     

冷却过程的动态特性与钢的实际淬火冷却

采用带中心电偶的钢探头在淬冷过程中产生的电势信号和信号处理技术获得了冷却过程的瞬时动态曲线。研究了不同尺寸探头和在不同淬火介质中的动态曲线,并与TTT和CCT曲线作了比较。结果表明,钢在具有物态变化的介质中淬火时,冷却速度剧烈波动主要出现在钢被浸入淬火剂的初始阶段,探头尺寸越小,冷却介质的冷却能力越强,冷却过程越不稳定;此外,冷却三阶段在动态曲线上没有明确的分界。在实际淬火操作中,宜选用特性点较高的淬火剂,以利于工件在动态特性变化大的范围内进行自适应调整。而在过冷奥氏体转变的快冷阶段,宜保持匀速冷却,以减少动态波动的干扰。动态波动程度低而又无物态变化的单一阶段冷却最有利于过程控制和减小工件畸变。