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淬火介質之磁場淬火技術

發布時間:2013-01-24 13:42:58
磁場淬火是將加熱到淬火溫度的鋼件,浸入到有穩定磁場或強脈沖磁場作用下的淬火介質中冷卻。它是由于磁場的作用,使淬火介質的冷卻特性發生了某些變化,同時影響到淬火的相變過程,從而使鋼件淬火質量得到提高的一神新型淬火技術。 對靜止水淬火冷卻特性的影響。 用420mm的銀球分別測定一般靜止水的淬火介質、有恒定磁場(磁場強度為8×105 A/m)作用的靜止水的淬火介質和濃度10%的鹽水淬火冷卻特性的變化,對比結果表明,磁場對靜止水和鹽水具有明顯降低冷卻速度的作用。特別有工藝價值的是磁場在250℃左右對水和鹽水的冷卻速度影響最大。 磁場能改變淬火介質水和鹽水的淬火冷卻特性,主要是在磁場的作用下,水的結構及物理、化學性質發生了變化。 淬火介質水分子的互相作用借助于氫鍵,氫鍵比化學鍵要弱,容易破壞,也容易恢復。氫鍵的存在,促使水的各個微區不斷產生分子的結合團,并在熱運動作用下不斷消失,淬火介質水分子的空間有序化帶有統計學性質。水中雜質對水結構影響很大,這與淬火介質水中存在著離子有關,水分子和離子的互相作用能要超過水分子間互相結合能好多倍(在離子周圍形成由許多水分子組成的水合物)。磁場能減輕水合作用,會破壞水合物膜,使淬火介質水與固體表面的濕潤性變壞。 試驗還證明:磁場還會使淬火介質水的表面張力增加、運動黏度增加。據測定,磁化水的運動黏度可以增加3%-4%,表面張力可增加10-3-3×10-3 N/m,甚至增加到5×10-3 N/m磁場對淬火介質水的物理性質的這些影響,都將引起水在淬火時冷卻能力的下降。 對流動水淬火冷卻性能的影響。 磁場對不同流速水(為噴射冷卻)的冷卻能力有影響,研究表明:在氣泡沸騰階段,冷卻速度降低比較明顯,但與淬火介質水流速度有關。當水流經噴嘴的速度為2.5~3.Sm/s時,磁場影響最大;當淬火介質水流速度進一步增大,冷卻能力顯著增高,并且在高速(約12m/s)時,與無磁場的冷卻速度相比只相差50-70℃/s。其原因尚不清楚,但可以肯定,磁場作用于淬火介質水的時間、作用在離子上的力f、磁場強度的梯度(GH)都和流速有關,它們的關系為:f=xHGH式中:x為物質單位體積的磁化率;H為磁場強度。 上列因素對水的結構有不同的影響。當流速增加,GH和f增加,促使水合物破壞并降低冷卻能力,但會減少磁場對淬火介質水的作用時間,最終使這種效應消失。 這樣,在磁場作用下的淬火,水、鹽水、流動水的冷卻特性可以很大程度上接近“理想”淬火介質的冷卻特性,即在馬氏體相變溫度區(200-300℃之間)具有慢冷特性。 本文參考《淬火冷卻技術及淬火介質》一書。
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