合肥庐江县城池工业炉厂
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关键词:磁场淬火,磁场,淬火,温度,淬火介质,冷却,氢键,离子,喷射,沸腾,磁场强度,畸变,开裂

磁场淬火技术
  磁场淬火是将加热到淬火温度的钢件,浸入到有稳定磁场或强脉冲磁场作用下的淬火介质中冷却。它是由于磁场的作用,使淬火介质的冷却特性发生了某些变化,同时影响到淬火的相变过程,从而使钢件淬火质量得到提高的一种新型淬火技术。
工艺原理:磁场对淬火介质冷却特性的影响
  1、对静止水淬火冷却特性的影响。
  用Φ20mm的银球分别测定一般静止水、有恒定磁场(磁场强度为8×105 A/m)作用的静止水和浓度10%的盐水淬火冷却特性的变化,对比结果表明,磁场对静止水和盐水具有明显降低冷却速度的作用。特别有工艺价值的是磁场在250℃左右对水和盐水的冷却速度影响最大。
  水分子的互相作用借助于氢键,氢键比化学键要弱,容易破坏,也容易恢复。氢键的存在,促使水的各个微区不断产生分子的结合团,并在热运动作用下不断消失,水分子的空间有序化带有统计学性质。水中杂质对水结构影响很大,这与水中存在着离子有关,水分子和离子的互相作用能要超过水分子间互相结合能好多倍(在离子周围形成由许多水分子组成的水合物)。磁场能减轻水合作用,会破坏水合物膜,使水与固体表面的湿润性变坏。
  试验还证明:磁场还会使水的表面张力增加、运动黏度增加。据测定,磁化水的运动黏度可以增加3%~4%,表面张力可增加10-3~3×10-3 N/m,甚至增加到5×10-3N/m磁场对水的物理性质的这些影响,都将引起水在淬火时冷却能力的下降。
  2、对流动水淬火冷却性能的影响。
  磁场对不同流速水(为喷射冷却)的冷却能力有影响,研究表明:在气泡沸腾阶段,冷却速度降低比较明显,但与水流速度有关。当水流经喷嘴的速度为2.5~3.5m/s时,磁场影响最大;当水流速度进一步增大,冷却能力显著增高,并且在高速(约12 m/s)时,与无磁场的冷却速度相比只相差50~70℃/s。其原因尚不清楚,但可以肯定,磁场作用于水的时间、作用在离子上的力f、磁场强度的梯度( GH)都和流速有关,它们的关系为:f=xHGh式中:x为物质单位体积的磁化率;H为磁场强度。
  上列因素对水的结构有不同的影响。当流速增加,GH和f增加,促使水合物破坏并降低冷却能力,但会减少磁场对水的作用时间,最终使这种效应消失。
  这样,在磁场作用下的淬火,水、盐水、流动水的冷却特性可以很大程度上接近“理想”淬火介质的冷却特性,即在马氏体相变温度区(200~300℃之间)具有慢冷特性。因此,在磁场的作用下,水介质冷却特性的变化有利于防止淬火畸变与开裂。本文参考《淬火冷却技术及淬火介质》一书。

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