淬火介質(zhì)之磁場(chǎng)淬火技術(shù)
發(fā)布時(shí)間:2013-01-24 13:42:58
磁場(chǎng)淬火是將加熱到淬火溫度的鋼件，浸入到有穩(wěn)定磁場(chǎng)或強(qiáng)脈沖磁場(chǎng)作用下的淬火介質(zhì)中冷卻。它是由于磁場(chǎng)的作用，使淬火介質(zhì)的冷卻特性發(fā)生了某些變化，同時(shí)影響到淬火的相變過程，從而使鋼件淬火質(zhì)量得到提高的一神新型淬火技術(shù)。
對(duì)靜止水淬火冷卻特性的影響。
用420mm的銀球分別測(cè)定一般靜止水的淬火介質(zhì)、有恒定磁場(chǎng)（磁場(chǎng)強(qiáng)度為8×105 A/m）作用的靜止水的淬火介質(zhì)和濃度10%的鹽水淬火冷卻特性的變化，對(duì)比結(jié)果表明，磁場(chǎng)對(duì)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(jià)值的是磁場(chǎng)在250℃左右對(duì)水和鹽水的冷卻速度影響最大。
磁場(chǎng)能改變淬火介質(zhì)水和鹽水的淬火冷卻特性，主要是在磁場(chǎng)的作用下，水的結(jié)構(gòu)及物理、化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了變化。
淬火介質(zhì)水分子的互相作用借助于氫鍵，氫鍵比化學(xué)鍵要弱，容易破壞，也容易恢復(fù)。氫鍵的存在，促使水的各個(gè)微區(qū)不斷產(chǎn)生分子的結(jié)合團(tuán)，并在熱運(yùn)動(dòng)作用下不斷消失，淬火介質(zhì)水分子的空間有序化帶有統(tǒng)計(jì)學(xué)性質(zhì)。水中雜質(zhì)對(duì)水結(jié)構(gòu)影響很大，這與淬火介質(zhì)水中存在著離子有關(guān)，水分子和離子的互相作用能要超過水分子間互相結(jié)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(chǎng)能減輕水合作用，會(huì)破壞水合物膜，使淬火介質(zhì)水與固體表面的濕潤(rùn)性變壞。
試驗(yàn)還證明：磁場(chǎng)還會(huì)使淬火介質(zhì)水的表面張力增加、運(yùn)動(dòng)黏度增加。據(jù)測(cè)定，磁化水的運(yùn)動(dòng)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(chǎng)對(duì)淬火介質(zhì)水的物理性質(zhì)的這些影響，都將引起水在淬火時(shí)冷卻能力的下降。
對(duì)流動(dòng)水淬火冷卻性能的影響。
磁場(chǎng)對(duì)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(zhì)水流速度有關(guān)。當(dāng)水流經(jīng)噴嘴的速度為2.5~3.Sm/s時(shí)，磁場(chǎng)影響最大；當(dāng)淬火介質(zhì)水流速度進(jìn)一步增大，冷卻能力顯著增高，并且在高速（約12m/s）時(shí)，與無磁場(chǎng)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(chǎng)作用于淬火介質(zhì)水的時(shí)間、作用在離子上的力f、磁場(chǎng)強(qiáng)度的梯度(GH)都和流速有關(guān)，它們的關(guān)系為：f=xHGH式中：x為物質(zhì)單位體積的磁化率；H為磁場(chǎng)強(qiáng)度。
上列因素對(duì)水的結(jié)構(gòu)有不同的影響。當(dāng)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(huì)減少磁場(chǎng)對(duì)淬火介質(zhì)水的作用時(shí)間，最終使這種效應(yīng)消失。
這樣，在磁場(chǎng)作用下的淬火，水、鹽水、流動(dòng)水的冷卻特性可以很大程度上接近“理想”淬火介質(zhì)的冷卻特性，即在馬氏體相變溫度區(qū)（200-300℃之間）具有慢冷特性。
本文參考《淬火冷卻技術(shù)及淬火介質(zhì)》一書。
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