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浅析淬火介质冷却特性的评价方法

1.工件在有物态变化的介质中冷却 工件在有物态化的介质中冷却分为三个阶段
a.膜态沸腾阶段,炽热工件侵入介质中,立即在工件表面产生大量的蒸汽,形成一层包围工件蒸汽模,将工件与液体介质隔开,只能通过蒸汽模传递热量,冷速较慢。
b.泡状沸腾阶段,工件表面温度降到一定值之下,表面所产生的蒸汽量少于蒸汽从表面逸出的量,工件表面的蒸汽模破裂,进入泡状沸腾阶段。在此阶段液体介质直接与工件表面接触,冷却速度骤增。
c.对流阶段,一旦工件表面温度降至介质的沸点之下,沸腾停止。此后通过对流试工件继续冷却,是冷速最慢的阶段。
2.工件在无物态变化的介质中冷却 在这一类介质中,工件与介质之间的热交换是以对流传导和辐射的形式进行的,类似于前一类介质的“对流阶段”。在整个冷却过程冷却速度不会出现突然变化,而是随工件与介质之间温差减少,而逐渐减慢。
3.淬火介质冷却特性的评定
a.冷却曲线与冷却速度曲线,将热电偶的热端焊在一定形状、一定尺寸的试样指定部位上。记录冷却过程中温度随时间变化的曲线,得知:虽然只有用相同材料,同样的结构、尺寸和相同热电偶的试样才能用冷却曲线和冷却速度曲线对不同介质冷却特性进行比较。
冷却曲线和冷却速度曲线直观地反应出不同冷却阶段冷却速度变化。可用于比较不同介质的冷却性能。用标准试样测定冷却曲线和冷却速度曲线是目前最为常用的评 定淬火介质特性的方法。也可用来衡量不同因素对冷却特性的影响。但是这种方法有很大的局限性:①无法反应实际零件淬火时不同部位的冷却速度,甚至采用冷却 速度曲线对淬火的效果作定性的判断时也应该十分小心。②无法为工件温度场的计算提供定量的边境条件。
b.表面换热系数  它的定义,热的工件表面和冷却介质存在温度差。可以采用LISCIC设计的一种探头:热电偶的反应时间短,可以最快的记录温度变化;定位精度好;探头表面状态稳定;加热过程中不会吸收热量。
c.淬火冷却烈度,反映淬火介质平均换热系数的大小。
d.从膜沸腾到泡沸腾的过程时间和侵湿速度,工件在有物态变化的介质中冷却时,三个不同的冷却阶段之间的过渡并不是在整个表面上同时发生的。在同一时刻不 同的位置上的换热系数存在极大的差异。虽然,冷却介质的这种行为将对工件的冷却均匀度及其淬火后的残留应力和畸变有强烈的影响。
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