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標(biāo)題: 淬火技術(shù)的過(guò)去,、現(xiàn)在和將來(lái) [打印本頁(yè)]

作者: zhoujunjie 時(shí)間: 2010-6-7 13:42
標(biāo)題: 淬火技術(shù)的過(guò)去,、現(xiàn)在和將來(lái)
人們知道淬火技藝已有幾千年了,，人們對(duì)淬火覺(jué) 得神秘也有幾千年了,。二十世紀(jì)以前淬火還是在空氣中,、水中和動(dòng)物油或植物油中進(jìn)行的原始操作,，二十世紀(jì)初期,，對(duì)硬化或淬火的認(rèn)識(shí)才定型化,。
1914年出版的一本書(shū)中談到“要能成功的淬硬,，需研究各種淬火工件 ,、設(shè)計(jì)及要求的硬度”。隨著對(duì)硬化的認(rèn)識(shí),，人們普遍采用了以礦物油為基的淬火油,。雖然現(xiàn)在對(duì)采用礦物油作淬火油好象已是很自然的事情，這對(duì)保證淬火工藝中得到穩(wěn)定的金相結(jié)果來(lái)說(shuō),，確是一個(gè) 有重要意義的事情,。動(dòng)物油和植物油性能變壞很快，有時(shí)只幾天,，而礦物油為基的淬火介質(zhì) 可穩(wěn)定長(zhǎng)期使用數(shù)月至許多年,。我們應(yīng)該牢記當(dāng)時(shí)的背景：用油來(lái)淬火處理含有較高的合金元素的鋼，而水是用來(lái)處理普通碳素鋼的,。
早期的研究者已清楚在淬火過(guò) 程中存在著不同階段,，雖然在不同階段的叫法和今天有所不同，但對(duì)每一階段發(fā)生些什么至少在1923年已有了基本的了解,。記錄冷卻速度或冷卻曲線的嘗試在過(guò)去已有文件記載 ,，一個(gè)11磅重、用10,，45鋼做的心部放有熱電偶的試棒被加熱和冷卻,，溫度的變化用毫伏計(jì)測(cè) 定，時(shí)間用秒表測(cè)定,。
今天,，用于測(cè)定和分析淬火液冷卻性能的設(shè)備和技術(shù)復(fù)雜和精致得多了。采用優(yōu)異的合金 ,，功能強(qiáng)大的電子硬件和專用的軟件,，研究人員能夠分析一個(gè) 淬火液或淬火系統(tǒng)的冷卻功能和效果，復(fù)雜和精致的程度可達(dá)到這樣的程度,，即預(yù)測(cè)經(jīng)某一特定淬火介質(zhì)液處理后的合金物理性能,。
無(wú)論測(cè)試設(shè)備的功能如何強(qiáng)大,，我們今天所測(cè)定的淬火階段（叫作淬火冷卻的三個(gè)階段），是和早期的研究者所觀察到的相同的 ,。淬火冷卻階段的研究對(duì)淬火處理來(lái)說(shuō)是最基本的�,，F(xiàn)回顧一下，對(duì)進(jìn)一步討論淬火問(wèn)題有幫助,。

淬火冷卻的第一階段是蒸汽膜,。蒸汽膜階段，由熱工件浸入淬火液時(shí)開(kāi)始,，工件被淬火液的蒸汽所包圍,，冷卻相對(duì)較慢，熱量經(jīng)蒸汽膜輻射和傳導(dǎo)散出,。隨著工件的冷卻,，蒸汽膜無(wú)法維持，蒸汽膜破裂,，進(jìn)入沸騰冷卻階段,，淬火液和工件的表面接觸并沸騰，工件熱量迅速的由蒸發(fā)吸熱帶走,。當(dāng)工件冷卻至低于淬火液的沸點(diǎn)時(shí),，沸騰階段停止，對(duì)流冷卻階段開(kāi)始,。對(duì)流冷卻階段或淬火冷卻的第三階段,，也是冷卻較慢的階段，工件的熱量通過(guò)淬火液的對(duì)流帶走,。
對(duì)很多淬火液而言,，對(duì)流階段發(fā)生的溫度相應(yīng)于很多合金鋼由奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的溫度，因此對(duì)流階段對(duì)控制和減少淬火變形是一個(gè)很重要的階段,。
所有的液體淬火介質(zhì)都有三個(gè)階段,，但不同的淬火介質(zhì)，從淬火機(jī)理來(lái)說(shuō),，會(huì)有不同的階段點(diǎn),。除淬火液本身，其它參數(shù)或因素也影響淬火各階段的冷卻特性,。攪拌對(duì)蒸汽膜階段的影響最大,，它把包圍在工件周圍的蒸汽驅(qū)散。攪拌對(duì)沸騰階段的影響很輕,，因沸騰階段本身已存在強(qiáng)烈的擾動(dòng),。攪拌對(duì)對(duì)流階段的影響比對(duì)蒸汽膜階段的影響小得多，但比它對(duì)沸騰階段的影響大,。雖然冷卻曲線分析不一定覺(jué) 察到攪動(dòng)對(duì) 對(duì) 流階段的影響,，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)顯示改變對(duì) 流階段的攪拌可減小變形,。
   淬火液的溫度對(duì)淬火三個(gè)階段的影響視所用的淬火液而不同，水基淬火液,，槽溫增加時(shí)，蒸汽膜階段不斷延長(zhǎng),，這是水的自然性能枛枛當(dāng)溫度接近沸點(diǎn)會(huì) 產(chǎn) 生蒸汽（水蒸汽）,。槽溫對(duì) 沸騰階段和對(duì)流階段的影響不顯著。因此當(dāng)水基淬火液的溫度提高時(shí),，淬火液總的冷卻速度降低,。
   油基淬火液剛好相反，液溫有相反的影響,。油加熱時(shí),，粘度成比例的下降，粘度的下降使淬火液自然流動(dòng),，機(jī) 械攪動(dòng)更方便,，增加了自然和機(jī) 械紊流，使蒸汽膜階段中止,。槽溫的改變對(duì) 淬火油沸騰階段（一個(gè) 本來(lái)已劇烈的過(guò)程）影響不大,。槽溫增加時(shí)，淬火油對(duì)流階段的冷速變慢,，這種影響是有利的,，因由奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，較低的冷速,，一般會(huì) 減少變形和開(kāi) 裂的傾向,。總的來(lái)說(shuō),，當(dāng)淬火油溫度提高時(shí),，總的冷卻速度增加。
   前面所討論的是淬火過(guò) 程中發(fā)生的現(xiàn)象和機(jī) 理,，淬火液的組成或配方是放在第二位的 ,。然而淬火介質(zhì)本身對(duì)整個(gè)淬硬處理來(lái)說(shuō)是非常重要的。三十年代后期四十年代初期,，隨著第二次世界大戰(zhàn)發(fā)生的二件事,，迫使淬火油發(fā)生了改變。這二件事是：一,、合金元素的短缺,；二、對(duì)具有高物理性能部件的需求, 如更高的沖擊強(qiáng)度等,。為克服這些障礙, 淬火油必須“更快敗£
   多年來(lái),，熱處理工件者有一個(gè) 做法,，在水淬火槽中加進(jìn)鹽類，來(lái)使水淬得更快或至少更均勻,，相同的原理也能用于淬火油,。淬火介質(zhì)的研究者們?cè)谀菚r(shí)期開(kāi)始試驗(yàn)各種有機(jī) 金屬和樹(shù)脂，將這些材料加入到基礎(chǔ)油中,，得到了肯定的結(jié)果,，“現(xiàn)代”快速淬火油的時(shí)期開(kāi)始了。
這些材料或添加劑往往被稱為“潤(rùn)濕劑”,。關(guān)于它們對(duì)淬火介質(zhì)冷卻性能的影響理論也產(chǎn)生了,。樹(shù)脂或有機(jī) 金屬溶于油中，當(dāng)工件浸入時(shí),，即和熱的工件接觸,，同時(shí)開(kāi)始了蒸汽膜階段，但樹(shù)脂或有機(jī) 金屬的晶粒仍存在于表面,，這些晶粒隨帶有以分子大小計(jì)的油,，這些油過(guò) 熱劇烈爆炸，破壞了蒸汽膜階段,，并加速了沸騰階段的到來(lái),。潤(rùn)濕劑的添加也使得淬火作用更均勻，再結(jié)合蒸汽膜階段的縮短,，工件淬不硬,、局部軟點(diǎn)和變形等問(wèn)題能得以解決或減少。
自現(xiàn)代淬火時(shí)期開(kāi)始以來(lái),，對(duì)更專用淬火液的需求一直繼續(xù)著,。需要介質(zhì)用以硬化鋼和鑄鐵、鋁合金固溶處理枛枛無(wú)變形的同時(shí)得到最高的機(jī)械性能,。40年代后期,，等溫淬火油用于取代鹽浴，今天等溫淬火油的使用在增加,，從接近最終成形尺寸的處理件,，減少機(jī) 械加工中工業(yè)界節(jié)省成本得到了好處。結(jié)合世界范圍內(nèi)對(duì)提高質(zhì)量的驅(qū)使,，促使工業(yè)界和淬火介質(zhì)研究人員研究和發(fā)展改進(jìn)產(chǎn)品和工藝,。
現(xiàn)代淬火時(shí)期的另一發(fā)展是水基聚合物淬火液。最先在50年代引入,，這些產(chǎn) 品填補(bǔ)了不斷增長(zhǎng)的表面感應(yīng)淬火硬化,、火焰加熱硬化的工藝需要。聚合物提供的淬火性能填補(bǔ)了水和最高速淬火油淬火性能之間的空間,。在60年代,，這項(xiàng)技術(shù)隨著乙二醇基淬火液的引入,，用于替代淬火油而得到了改進(jìn)。70年代初期,，幾個(gè)因素肯定的影響了聚合物淬火液的使用和發(fā)展：對(duì)工廠和自然環(huán)境日益增長(zhǎng)的關(guān)心,、以及對(duì)工人安全的關(guān)心，迫使很多工業(yè)采用聚合物淬火液 ,。在1973年和1974年石油短缺,，和隨之而來(lái)的淬火油價(jià)格的上升，給了工業(yè)界必要的推動(dòng),，開(kāi)始使用聚合物淬火液。
今天有很多不同種類的聚合物淬火液用于金屬的熱處理,，其中很多是針對(duì)滿足特定工業(yè) 需要的專門(mén)產(chǎn)品,。聚合物淬火介質(zhì)的研究者可由幾種化學(xué)品家族中選用原料來(lái)試驗(yàn)和發(fā)展聚合物淬火液。對(duì)這些材料的理解和知識(shí)發(fā)展到這樣的境地,，使聚合物的分子能加工成使其可提供特定的性能：淬火性能及其它,，以滿足特定使用的要求。
   展望將來(lái),，淬火介質(zhì)的將來(lái)將如何,？答案存在于政府的規(guī)定、可得到的資源,、環(huán)境,、工業(yè)需要和很多其它領(lǐng)域。

作者: amu3k 時(shí)間: 2010-6-21 12:59
可惜近30年來(lái)的淬火工藝基本沒(méi)講到,，不知是沒(méi)新的還是保密中

作者: yzxhdingchao 時(shí)間: 2010-6-24 19:55
好東西,，長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)了。,。,。

作者: cjlcjlcjlcjl 時(shí)間: 2010-6-30 12:36
支持樓主，好東西要分享

作者: raymondable 時(shí)間: 2010-7-1 17:03
謝謝樓主的分享,，學(xué)習(xí)了,！

作者: _厚德載物 時(shí)間: 2010-7-5 14:34
中國(guó)人熱處理方面落后很多啊。熱處理專業(yè)的工程師們?nèi)沃囟肋h(yuǎn)啊,。

作者: 洛陽(yáng)落葉 時(shí)間: 2010-9-3 11:04
中國(guó)人熱處理方面落后很多啊,。熱處理專業(yè)的工程師們?nèi)沃囟肋h(yuǎn)啊
是呀，熱處理是最關(guān)鍵的工序

作者: 未婚灰太狼 時(shí)間: 2010-9-16 01:10
熱處理設(shè)備跟不上工藝呀,，

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