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工件在淬火介质中冷却过程

日期:2009-11-2  编辑:周德聪
当炽热工件进入淬火介质中后,其冷却过程大致可分为3个阶段:
1. 蒸汽膜内冷却阶段(简称蒸气膜阶段):工件刚进入介质的瞬间,周围的介质立即被加热而汽化,在工件表面上形成一层蒸气膜。由于膜的导热性能差,鼓被其包围隔绝的工件冷速是很慢的。初期,由于工件放出的热量大于介质从蒸气膜吸走的热量,所以膜不断增厚。随冷却的进行,工件温度不断下降,膜的厚度及其稳定性也逐渐变小,直至破裂而消失(冷却的第1阶段)。
2. 沸腾冷却阶段(简称沸腾阶段):当蒸气膜破裂时,工件就与介质直接接触,介质在工件表面激烈沸腾,不断逸出的气泡带走了大量的热量,以至工件的冷却速度很大。此阶段直到工件冷却至介质的沸点为止。(冷却第2阶段)
3. 对流冷却阶段(简称对流阶段):当工件冷到低至介质的沸点时,主要只能靠对流传热的方式进行冷却,工件的冷却速度甚至比蒸气膜阶段还要缓慢,而且随工件表面与介质的温差不断减小冷速越来越小。(冷却的第3阶段)。
   喷射和浸液淬火是采用液体淬硬的两种最为常用的方法。在喷射淬火中,有几种常用的方法,他们包括:渐进扫描加热喷射,加热后原位喷射(逐一喷射淬火)和加热后移位喷射。在采用高频淬透性材料并要求浅淬硬层的部分应用中,也可采用在加热的同时进行喷射淬火,并且在加热停止后,再继续冷却片刻。
浸液淬火一般用于工件加热后在感应圈下方位置进行。在部分应用中,零件是浸没在淬火液中进行感应加热的。浸没感应加热法对于防止必须有多个局部淬硬区的大零件由于在分别加热待淬硬区的热传导,从而导致已淬硬区被回火的问题特别有效。
过去,感应热处理普遍采用纯油和水乳化剂。由于油使水的冷却能力显著降低,从而减少了开裂和变形问题。因此,采用了乳化液取代水冷。此外,油还可以作为防锈剂。纯油冷通常限于用在浸液淬火以防着火,而水乳化油更适合于喷射淬火。
  当给定一个冷却系统进行设计时,主要考虑以下几个问题:
1 感应圈上流量要求;
2 通过热交换器的流量要求;
3 允许的温度变化范围;
4 需要的过滤程度;
5 需要的升温时间;
6 淬火槽的材料和尺寸;
7 允许的流量变化。
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