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.     

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。     

新配方水基淬火介质的制备及冷却特性

配制出一种新配方水基淬火介质,该淬火介质由聚烷撑乙二醇(PAG)、冷速调整添加剂、防锈剂、消泡剂、防腐剂和水组成;研究了新配方水基淬火介质的冷却特性并与水、淬火油和UCON E淬火介质进行了对比。结果表明,新配方水基淬火介质的冷却特性介于水和油之间,3%PAG淬火介质的最大冷却速度为322.5 ℃·s-1,300 ℃下的冷却速度为112.4 ℃·s-1,与5%UCON E淬火介质相当。     

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.     

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。     

AQ110聚合物淬火介质冷却特性及其应用

采用KR-SQTAⅡ型淬火介质冷却特性测试仪,系统测定AQ110聚合物淬火介质在不同浓度与温度下的冷却曲线,并根据冷却特性值来表征不同浓度与温度的冷却特性。结果表明：当淬火介质温度为70~95 ℃时,浓度对高温冷速没有显著影响,但温度升高可以使其蒸汽膜破裂温度从650 ℃降低到400 ℃;淬火介质浓度在5%~20%之间升高时,淬火介质温度升高降低高温冷速,且降低蒸汽膜破裂温度;综合分析合适的淬火介质浓度为10%,温度为90 ℃。KSC72A钢丝经优化后的淬火介质淬火0.4 s后,可以获得均匀细小的索氏体组织。     

等温淬火油用于齿轮的淬火冷却

测定了HSFD型等温淬火油和N32机械油的件能指标和冷却特性曲线.通过两种用于齿轮淬火冷却的淬火介质的对比实验分析,讨论了淬火介质的冷却特性对齿轮性能和尺寸变化的影响.结果表明,HSFD型分级等温淬火油可以起到替代N32机械油的作用,并成功地用于齿轮生产,齿轮经热处理后.不仅组织结构、力学性能可以满足要求,而且可以减小齿轮变形.     

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。     

普通淬火油与机械油冷却性能分析比较

对普通淬火油和机械油的最大的冷却速度所在温度、冷却能力、冷却特性以及300～200℃冷却速度、淬火油的理化指标、使用安全性、环境污染情况、使用寿命长短、经济效益好坏、淬火质量效果等方面进行详细地比较.结果表明.普通淬火油在实际生产中各个方面的性能远远超出机械油,用普通淬火油代替机械油势在必行.     

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。     

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。     

用不同方法测定的淬火油冷却性能的数字化

建立了淬火油冷却性能的数字化模型.通过试验确定,符合国际标准ISO 9950:1995的国标GB/T 30823-2014/ISO 9950:1995《测定工业淬火油冷却性能的镍合金探头试验方法》(热电偶在探头心部)可以被采用.按中国石化行业标准SH/T 0220-92(热电偶在银探头心部)和日本标准JIS K2242...     

不同温度水的冷却特性及45钢的水淬

采用KD-CB177全自动淬火介质冷却性能测定器测定了不同温度水的冷却曲线。研究了水温对45钢淬火硬度的影响。结果表明,随着水温的升高,其特性温度降低,冷却时间延长。当水温为20～40℃时,其最大冷却速度Vmax下降缓慢,在40～50℃时最大冷却速度Vmax则迅速下降。     

淬火介质换热系数的计算机测算

提出了用计算机进行测量和计算淬火过程中淬火介质换热系数的反传热模型。该模型利用采样系统测得的探头上某些位置的冷却曲线来计算淬火介质的换热系数,获得其随表面温度变化的曲线。对水和油的测算结果表明,计算值和实际情况吻合较好．     

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。     

基于伯格霍德曲线的轴类零件选材设计

研究了实际冷却条件下伯格霍德曲线的绘制方法,以及基于伯格霍德曲线的选材方法。通过实际淬火试验,结合材料的实际淬透性曲线,得到了实际冷却条件下的伯格霍德曲线,从而计算得出副箱主轴3R/4处冷速相同对应的端淬点为J25 mm。实际生产结果表明,使用该方法得到的伯格霍德曲线并运用该曲线进行选材是可靠的、科学的。     

聚合物淬火剂的冷却机制及在热处理中的应用

对淬火剂SST101在其不同浓度下冷却曲线及40CrMn钢在该介质中淬火后的淬透性，变形开裂性及力学性能进行了测定，并探讨了其冷却机制，所得结果对淬火剂SST101的应用，具有重要的指导意义。     

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。