同样体积的工件表面积越大,冷却越快。粗糙表面比光滑表面冷却要快。工件表面黏附盐壳,极薄的氧化膜或无水硼砂等,在冷却时具有促进蒸汽膜破裂的作用,可加快冷却速度。在工件表面附有聚合物或塑料膜时,会延长蒸汽膜阶段,使冷却减慢。
此外,钢材成分也会影响其冷却速度,钢中合金元素含量增高,会使其导热率降低,冷却减慢。
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压力对介质冷却能力的影响
气体或液体介质以较高的压力通过工件表面,带走热量的速度比常压下快,尤其是在喷冷淬火时,压力越大,介质冷却能力越强。用于真空热处理炉的高压氮气强烈循环淬火,其冷却能力比常压时可提高3倍以上。
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循环和搅拌对介质冷却能力的影响
介质的循环搅拌和工件的窜动都能破坏蒸汽膜,促使沸腾冷却阶段提前到来,因而可提高介质的冷却能力和工件冷却的均匀性。相对运动速度越大,这种影响越强烈。但速度过大,将在工件截面变化处形成涡流,造成局部冷却不均勻。实践证明,介质以适当的速度循环和搅拌对避免形成软点、减小畸变和避免开裂均有较好的作用。
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温度对介质冷却能力的影响
水及一些水溶液的冷却能力通常随温度的升高而急剧下降,最大冷却速度所对应的温度区间向下移动。泮火油随油温的升高流动性增加,冷却能力有随之提高的趋势,但影响幅度不大,只有黏度较大的油,这种影响才较为明显。
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淬火介质的冷却能力指介质从淬火工件表面吸取热量的能力。淬火介质冷却能力的强弱,主要决定于介质的组成及其物理化学性能。
介质的物理化学性能对其冷却能力的影响
1、比热。介质的比热越大,冷却能力越强。
2、导热系数。介质的导热系数越大,冷却能力越强。
3、黏度。介质的黏度越低,冷却能力越强。
4、汽化热。介质的汽化热越大,冷却能力越… |
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工件在有物态变化的淬火介质中的冷却过程,一般可分为三个阶段。
1、蒸汽膜(膜沸腾)冷却阶段(AB段)。
赤热工件浸入介质的瞬间,在工件表面形成一层蒸汽膜,使工件和周围的冷却介质不能直接接触,热量只能通过蒸汽膜传递,工件在这个阶段冷却速度较慢。
2、沸腾(核沸腾)冷却阶段(BC段)。
随着冷却的进行,工件表面温度不断降低,到某一瞬间… |
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清水及无机物水溶液(盐水、碱水)在马氏体转变区冷却速度过快;有机物水溶液因淬火件带走有机物,使浓度变化,需定期检测与添加,另外,难以控制细菌繁殖,时间长了发臭;油在过冷奥氏体最不稳定区域冷却速度慢,工件的淬火尺寸及钢种受到限制,油易着火和老化;用于分级或等温淬火的硝盐浴和碱浴因冷却能力低,同样受到工件尺寸和钢种的限制,而且硝盐大于550℃… |
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理想淬火介质
淬火硬度不足、畸变及开裂是常见的弊病,至今人们也未找到理想的淬火介质。从冷却特性角度讲,希望淬火介质在冷却初期,冷却速度慢一些,避免处于奥化体和过冷奥氏体状态的工件因冷却速度快,收缩急剧而发生弯曲畸变;在过冷奥氏体最不稳定的区间(珠光体转变曲线'鼻子'处,600~400℃),希望快冷,避免发生珠光体类转变;又希望进人马氏体… |
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淬火介质
在淬火工艺中所采用的冷却介质称为淬火介质。萍火介质对保证洋火工艺的实施起着重要作用。淬火介质的分类见表。
表2-1淬火介质分类
第一类液体淬火介质
1、水
2、水溶液:无机物水溶液、有机物水溶液、乳化液和两种以上物质的混合溶液
3、淬火油:普通萍火油、特殊淬火油、机械油和两种以上的掺合油
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学术界认为,这两种探头存在各自不同的缺点。如:由于材质差异较大,银探头的测试结果与工业用钢的实际情况有明显不同,很难直接判断对钢材的淬火效果:Inconel600探头虽然与工业用钢比较接近,但其热导率较低,同样不能真实反映工业用钢的淬火效果。
现在的问题是,能否找到一种方法,通过对萍火介质冷却性能的测定,就可以定性甚至定量地判断其对工业… |
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