常压高速水雾喷射淬火的冷却能力研究

在常压下将氮气和雾化水混合成不同比例的混合物以不同压力高速喷射对低合金刃具钢9SiCr进行淬火,测定混合物喷射淬火时的连续冷却曲线.研究结果表明,氮气-雾化水混合物淬火一方面可以提高淬火介质冷却效果,另一方面能够减小试件的变形和残余应力,是一种比较理想的淬火介质,同时具有气淬和水淬的综合效果.研究结果还表明,当氮气与雾化水的混合比不变时,随着气体压力的增加,混合物的冷却性能提高,冷却速率增加,冷却到室温的时间变短.在相同的压力下,随着氮气与雾化水的混合比增加,混合物的冷却性能也逐渐增加,冷却速率变快,冷却到室温的时间变短.     

淬火介质冷却能力的测定

本文分析了淬火介质冷却能力与其本身物理化学性质的关系,以及各种测定方法所得到的表微介质冷却能力的冷却速度与测试试件热惯性(试件大小、热容量、导热性等)的关系。在此基础上提出了用热电偶直接冷却测试法测定淬火介质的冷却能力;实测了多种常见冷却介质的冷却能力。大量试验证明,这种方法较之现在国内外常用的镍球磁性转变测试法及银质试件测试法更为简便实用。     

压力调节淬火冷却过程的探讨

本文简要分析了淬火工艺的冷却传热过程,指出对淬火冷却起决定性作用的是淬火介质的冷却能力以及由汽泡沸腾换热转变为对流换热时工作表面的温度,即工件表面——淬火介质界面的换热条件;探讨了压力场调节淬火工艺冷却过程的基本原理;最后指出:压力调节淬火冷却过程为淬火工艺优化、工艺技术改造提供了理论基础,同时又为淬火介质冷却特性实现理想化调节提供了新的科学方法。     

常压高速氮气淬火过程流场边界条件的测定及速度场数值模拟

常压高速氮气淬火是利用高速氮气对工件进行快速冷却的工艺,通过淬火冷却设备流场边界条件实验,得到了不同工况下淬火冷却设备的流场边界条件,建立了淬火冷却设备的三维流场模型以及网格模型,根据有限体积法,结合边界条件实验结果进行了三维湍流速度场的数值计算,并将速度场计算结果与边界条件实验结果进行了对比分析研究.研究结果表明,淬火冷却设备中氮气的流场在淬火开始瞬间是定常、不可压缩湍流场,工件的加入会影响氮气的速度场的分布,数值模拟得到的结果与实测值比较吻合.     

45钢细长轴(L/D=20)滚动淬火变形规律的研究

滚动淬火法是解决细长轴翘曲变形行之有效的一种方法。本文对45钢风扇轴(L/D=20)进行了水、“TOZ”水溶液(本组研制的一种低浓度聚醚水溶液)、过饱和氯化钙水溶液(比重1.35克/厘米~3)和8％氯化钠水溶液四种淬火介质的滚动淬火变形规律的摸索。试验发现,8％Nacl 水溶液采用45°滚动淬火和“TOZ”水溶液采用60°滚动淬火,其相对变形量为0.1毫米;过饱和 CaCl_2水溶液采用30°滚淬,相对变形量为0.1毫米;水采用60°滚淬相对变形达0.3毫米。为了找出滚动淬火变形规律,对滚动淬火冷却的热交换过程进行了初步分析,得到的结论是:提高淬火介质的冷却激烈度,改善淬火介质的冷却特性和控制工件与流体(淬火介质)的相对运动速度,是解决45钢细长轴淬火翘曲变形的有效途径。     

对淬火介质理想化调节的探讨

淬火介质的冷却特性对于淬火质量具有很大影响。而淬火介质冷却特性因淬火另件材质不同、另件形状和大小不同而有不同要求。有的要求冷却快一些,有的求要冷却稍慢一些;有的要求前阶段快些而后阶段慢些等等。对某一特定成份的淬火介质而言,只能具有一定的冷却特性,往往不能满足另件多样性要求。有时用一种冷却介质专用于一种另件的淬火也满足不了要求,还必须分段淬火(或叫双液淬火)。这就使工艺过程复杂化,而且     

超高强钢热成形淬火阶段的工艺参数优化

以汽车用超高强钢22MnB5为研究对象,开发了一种压力可调的热成形淬火装置,采用二步染色金相分析技术及材料性能试验等对热成形淬火阶段工艺参数进行优化。结果表明:对于2mm厚22MnB5,当以室温下的水为冷却介质时,热成形淬火阶段板料发生完全马氏体转变的临界压力为0.3 MPa;实际生产中,2mm厚22MnB5热成形淬火阶段的最佳压力为1.0 MPa以上;板料从800℃开始冷却时,最佳的保压时间为8s。     

一种水溶性有机聚合物淬火介质冷却特性的研究

本文在实验的基础上研究了水溶性羧甲基纤维素(CMC)淬火介质的冷却特性,通过与水和油比较,详细分析了淬火液浓度对其冷却特性的影响,给出了在整个冷却温区以及650～550℃温区和300～200℃温区的冷却特点数据。此外还初步了解了淬火液温度及搅拌对其冷却性能的影响,认为单一的CMC淬火介质的冷却性能并非理想,若要广泛地应用,还须对其性能作进一步的研究改进。     

铝型材挤压在线淬火系统喷嘴流速的仿真优化

为制定最优的在线淬火系统喷嘴流速方案,基于Fluent和Workbench软件平台建立了π字形大断面铝型材挤压在线淬火过程的有限元模型.为了准确确定仿真模型中的热边界条件,采用末端淬火实验和反热传导相结合的方法,获得了不同喷水流量下的界面换热系数.系统分析了3种不同喷嘴流速方案铝型材实际挤压在线淬火冷却过程中的流速场、温度场、应力场和残余变形.结果表明:随着喷水流量的增大,淬火介质与型材的界面换热系数增加且到达峰值的时刻越晚.有限元模拟的特征点温度与试验测量的温度变化趋势一致,相对误差范围为-1.1%～7.8%,验证了所建立的淬火有限元模型是准确的.初始方案一型材挤压在线淬火过程中各部位冷却不均匀,在接头处产生较大的热应力,使型材上端面发生内凹. 3种不同的喷嘴流速方案中,方案三中型材表面和中间截面位置淬火冷却过程能得到更为均匀的温度场,残余应力和变形最小.研究方法和结果可为复杂铝合金型材挤压在线淬火系统喷嘴流速的制定和优化提供理论指导.     

高强化柴油机的缸套传热试验系统的数值分析

设计了一套针对高强化柴油机的传热模拟试验系统.利用Standard k-ε湍流模型与涡耗散燃烧模型等对燃烧器、缸体、水套内的燃气燃烧、冷却水套的流场情况和冷却能力进行科学评价分析,并采用流固耦合分析方法获得缸套的温度场和热应力.研究表明:燃烧器内的燃气温度分布呈现"内低外高,下低上高"的分布特点.冷却水套的冷却液的整体压力损失比较合理,平均流速较高,平均换热系数较大,水套近壁面温度分布比较均匀,表明了水套具有良好的冷却均匀性和较强的冷却能力.     

氯化镁水溶液淬火介质的研究

本文研究了氯化镁水溶液淬火介质的冷却性能,并与水和油作了对比,给出了介质的基本理化性能、冷却曲线和冷速特性曲线,并讨论了介质的浓度、温度和搅拌的影响,同时还对介质的实际淬火效果(对钢件的淬透能力及变形开裂倾向等)进行了检验,试验结果表明,氯化镁淬火介质具有理想的冷却特性,对钢件具有较好的淬火效果,其作为一种新的无机盐淬火介质具有实用价值。     

新型水溶性淬火介质替代油淬火冷却的应用效果

介绍了采用新研制的WGY淬火介质替代机械油对中碳合金钢钢板弹簧和汽车螺栓进行淬火冷却的试验结果,并与聚合物淬火介质282A、AQ251试验结果进行对比.结果表明,采用WGY淬火剂处理钢板弹簧、汽车螺栓,其金相组织、淬火硬度、力学性能与油淬相近,疲劳寿命优于油淬,中碳合金钢制零件用WGY淬火剂替代机械油淬火是可行的.     

复合场效应淬火试验研究

本文提出了复合场效应淬火工艺原理和流场一超声复合场效应淬火技术,并进行了试验研究,结果表明:该项技术可显著改善介质的淬火冷却特性。提高工件的淬硬性、淬透性;减少淬火应力与变形。为淬火技术指出了新的方向。     

基于ANSYS的铝合金球淬火热分析

利用ANSYS APDL有限元瞬态分析法,建立铝合金球Al-Si-Cu-Mg的有限元模型及其淬火温度场,求解后得到淬火过程中的应力场与温度场等结果。在油和水2种不同的介质下进行淬火并完成淬火过程的有限元模拟,可以观察到淬火过程中合金球各个位置的温度变化和冷却速度变化,以及在油淬和水淬2种情况下的合金球淬火过程的差异。结果表明：合金球在考虑自身重力的影响下,其底部表面位置为其所受最大拉压应力处;合金球所有位置在水冷淬火条件下的冷却速度要比油冷淬火条件下的冷却速度快;水冷淬火条件下底部的等效应力以及第一、二、三主应力都比油冷淬火条件下的受力下降的快。     

量化水淬原理与控制参数

阐述了量化淬火技术的基本原理,分析研究了量化淬火的主要控制参数K、TS和Q的影响规律.量化淬火工艺实验表明,合理选择量化淬火参数可有效地改善水及水溶性淬火介质的冷却特性,从而提高淬火质量.     

一种新型的底喷式淬火技术

应用有限元方法,以水为淬火介质,以27Si Mn钢管为对象,对底喷式淬火时淬火槽内水流速度分布、对流换热系数以及钢管冷却速度等进行研究。结果表明:距管壁10 mm处的轴向流速呈现单调增大趋势。对流换热系数在淬火开始后迅速达到峰值,几乎没有经历蒸气膜阶段而直接进入沸腾冷却阶段,因而冷却能力很强,钢管温度降至600℃后,换热系数基本维持不变。钢管壁芯部的温度在整个淬火过程中冷却最慢且温度变化平缓,而钢管表面温度的变化过程可以分成温度速降区、台阶状温度过渡区和稳定冷却区三个阶段。钢管内、外壁冷却速度基本相同。     

电解制氧槽试件微柱群单相流场PIV测试

安全稳定的电解水制氧装置是中长期载人航天的重要保证,为保证固体聚合物电解池(SPE)电解质的安全工作温度,利用激光粒子图像速度场测量(PIV)系统对电解制氧槽试件微小方柱群流场进行试验研究,设计电解槽试件及其流量流场控制测试系统,讨论试件流场PIV测试方法及试验参数设置,得到不同流量下微小尺寸方柱群流道内流速的矢量图.结果表明:试件内流场流速很低,各流量下柱群区的流速量级为10-3m/s,柱群区以纵向流动为主,该结构各流道中流量分配不均,试件内流场分布的不均匀性随流量增加而加剧.改进试件内部水进入流道的入口形式及各横向流道的入口形式,并适当增加周边沟槽流道的阻力,可增加试件内流场分配的均匀性.     

大件调质工艺探讨

总结了大件 (有效尺寸≥ 40 0mm)与中小调质工艺方面存在的差异 ,考虑到大件的有效尺寸及内部缺陷对调质工艺的影响 ,认为大件调质需采用阶梯升温加热方式 ,淬火冷却可采用水冷 ,双液淬火等方式 ,要及时回火 ,并控制其升温速度及冷却方式 .为消除回火快冷残余应力 ,可在 45 0℃以下补充一次回火     

20CrMnTi钢齿轮渗碳淬火的数值模拟与实验验证

采用DEFORM-HT软件,对20CrMnTi钢齿轮的渗碳、淬火热处理工艺过程进行模拟,得出其渗碳后表层到心部碳质量分数变化。分析淬火后马氏体组织变化,并分析淬火后残余应力,选择适当的淬火冷却介质,通过试验测定其金相组织及表面至心部的洛氏硬度。结果表明,金相组织、洛氏硬度与模拟预测结果较吻合,对生产具有一定的指导意义。     

数字化控制冷却装置在材料研究中的应用

阐述了利用现代机电一体化技术及计算机技术设计制作的数字化控制冷却装置在材料研究中的作用,以若干个与材料研究密切相关的环节为着眼点,讨论了装置用于监控冷却介质的转换温度、研究合金元素及热处理工艺参数对相变点的改变、测定介质冷却特性等的作用及可行性,为材料和材料性能设计提供了一个新的研究手段.对热处理工艺实现自动化具有积极的指导性作用.