淬火冷却技术现状及标准研究

综述了淬火冷却技术现状,针对现有企业淬火冷却工艺中突出的问题,如冷却过程工艺制定简单,介质冷却能力缺乏综合评价,工艺执行及记录简单,工艺可控性和可追溯性差等,为了规范淬火冷却全过程控制,保证淬火质量,减小质量分散度,进行了“热处理冷却技术要求”标准研究。主要研究内容包括：淬火冷却工艺制定与实施;淬火介质;浸液式淬火冷却设备;淬火介质在搅拌条件下冷却能力评价;淬火起重机与淬火夹具;淬火冷却后表面状态观察和检测;淬火冷却安全生产;环保与废弃物管理;淬火冷却介质与设备的检测、控制、记录技术要求。该标准对淬火冷却工艺设计、淬火介质冷却能力评价、淬火冷却设备设计、工艺过程的控制与记录等方面都提出了具体的要求。通过标准制定试图解决热处理过程实现智能化,达到热处理过程对环境的冲击最小,建立淬火设备是封闭自控的标准化系统,实现热处理件性能可以预测。     

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。     

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     

浆状冷却介质的特性和用途

研究了以水和微细粘土粉末等混合而成的浆状介质的稳定性、冷却特性其影响因素。比较发现，浆状介质具有高于风冷而低于普通机油的冷却速度，可用于一些高合金钢的淬火冷却、铝合金固溶处理，也可用于结构钢工件做等温正火冷却。提出了两种新的淬火冷却方法：（1）先水或水溶液而后浆状介质的双介质淬火方法；（2）工件在浆状介质中先做摆动以加快冷却，而后再停止摆动以防止淬火方法。浆状介质完全不污染环境，使用浆状介质成本极低，值得推广应用。     

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.     

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.     

量化水淬和盐水淬冷却特性及淬火畸变研究

用标准淬火介质冷却性能测试仪，系统地测试了量化淬火参数对介质冷却特性的影响，并通过45钢试样进行了量化淬火畸变的研究。试验结果表明，通过调整量化淬火参数K、Ts和Q值，可有效控制淬火介质的冷却特性，并且量化淬火试样的畸变量明显小于普通水淬和油淬试样的。     

冷却性能的现场测试

淬火介质的生产厂家使用冷却曲线的方法测定淬火介质的冷却性能数据作为其出厂的标准，而绝大多数淬火介质使用厂家都难以用同样的方法验收和对淬火介质进行监测和维护。目前，要求所有使用厂家都安装冷却性能测试仪还有诸多不便之处。本文拟提出一种简易的现场测试方法。这种方法是以热处理炉的控温仪表作为测试冷却曲线数据的温度显示仪表。本文将以ＺＢＥ－４５００３“热处理油的冷却性能测定法”为例，讨论这种简易方法的可行性     

钢的淬火冷却与淬火软点

研究了钢的淬火软点的特征和淬火冷却的各种因素对产生淬火软点的影响。结果表明,在淬火冷却过程中要正确选择和控制淬火油的特性温度,淬火油的搅动程度和持续时间,加热介质的熔点和流动性,就能确保工作不产生淬火软点。采用低温硝盐浴作淬火介质也能防止淬火软点。     

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.     

IFHTSE Global 21: heat treatment and surface engineering in the twenty-first century

Abstract

Quenching technology represents a critically important component of heat treatment that can impact on the quality, productivity and profitability of manufacturing practice. After providing a historical context, a number of technologies that represent important advances and which point the way for future step changes in quenching technology are briefly reviewed here and include: computational fluid dynamics modelling and simulation of quench system design, gas quenching, time quenching, alternately timed quenching technology, intensive quenching, metal/quenchant interfacial characterisation methodologies, and development of nanoquenchant and vegetable oil quenchants.     

Development and application of alternate timed quenching by water and air

Abstract

Water and air are commonly used quench media with very different quenching powers; further, they are environmentally friendly and of very low cost. Theoretically, alternate quenching by water and air can produce any desired cooling rate between those of each medium alone. While this technology has not been practicable due to the difficulties in process design and control, the recent development of numerical simulation and processing control techniques has established a solid base for its industrial application. A new technology, alternate timed quenching by water and air (AT-quenching), is proposed. The technology has been applied to a medium carbon low alloy steel, the mechanical properties of which do not meet specification after oil quenching, but which suffers cracking after water quenching. The key points are to design the process by computer simulation and to realise it with digitally controlled quenching equipment. The technology has been successfully employed in production of large forged blocks of die steel for plastics moulding, long shaft forgings and forgings for marine crankshaft, effectively solving the difficulties that traditional processes and quenchants encounter.     

聚合物淬火剂及其应用

聚合物淬火剂在环境保护、生产成本及应用等方面具有突出的优点.目前,工业上应用的聚合物淬火剂主要有PAG、PEO、PVP和ACR等,其结构和性能不同,因而应用场合不同.聚合物淬火剂的冷却机制与淬火油大致相同,其冷却速度介于水和油之间.聚合物淬火剂还有其独到之处,如特性温度较高,冷却过程中不出现膜沸腾期,从而改善了淬火剂对...     

使用聚合物水基淬火剂出现细菌问题的原因及其对策

聚合物水基淬火剂的应用日益广泛,但使用水基淬火介质的系统经常会有细菌滋生,它不仅加速了聚合物淬火剂的老化,影响冷速和淬火质量的稳定性,而且会加速生锈、产生难闻的气味,对操作者及环境产生极为不利的影响。本文首先分析了细菌滋生的原因,然后对需采取的对策提出了建议。     

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。     

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...     

Numerical Methods for Safeguarding the Performance of the Quenching Process

A new numerical technique for testing and evaluation of quenching media and quenching systems is outlined. The measured time-temperature samples as a result of cooling curve test are analyzed by the new software developed, in order to characterize quantitatively the quenchants. The method applied is based on Fourier analysis. Examples for evaluation and comparison of cooling performance of quenchants are presented the applicability of the computational technique.     

A357铝合金大型复杂薄壁构件的淬火温度场、残余应力及变形的有限元分析(英文)

基于ABAQUS软件,采用有限元模拟计算的方法对A357铝合金大型复杂薄壁构件的淬火过程进行研究。通过采用传统的反传热方法,对不同淬火介质在不同温度下的换热系数进行精确求解。精确的换热系数确保对A357铝合金大型复杂薄壁构件淬火过程中温度场预测的准确性。采用3种淬火介质(水、机油,5%-UCON淬火试剂A)。通过综合考虑淬火介质及温度因素,对薄壁构件的残余应力及变形的分布和大小进行有限元预测,得到构件淬火结束后的最大残余应力及变形。     

Dry and clean age hardening of aluminum alloys by high-pressure gas quenching

When precipitation-hardenable aluminum parts are water quenched, distortion occurs due to thermal stresses. Thereby, a costly reworking is necessary, and for this reason polymer quenchants are often used to reduce distortion, with the disadvantage that the quenched parts have to be cleaned after quenching. In opposition to liquid quenchants, gas quenching may decrease distortion due to the better temperature uniformity during quenching. Furthermore, cleaning of the quenched parts can be avoided because it is a dry process. For this purpose, a heat-treating process was evaluated that included a high-pressure gasquenching step. Gas quenching was applied to different aluminum alloys (i.e., 2024, 6013, 7075, and A357.0), and tensile tests have been carried out to determine the mechanical properties after solution annealing, gas quenching, and aging. Besides high-pressure gas quenching, alloy 2024 was quenched at ambient pressure in a gas nozzle field. The high velocity at the gas outlet leads to an accelerated cooling of the aluminum alloy in this case. Aluminum castings and forgings can be classified as an interesting field of application of these quenching methods due to their near-net shape before the heat treatment. Cost savings would be possible due to the reduced distortion, and therefore, less reworking after the precipitation hardening.     

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。