淬火介质冷却性能测试--南京淬火油张世祥.doc

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1、摘要：本文主要讨论我国现行的两个淬火介质测试标准JB/T7951(等效引用国际标准ISO9950)和SH/T0220(等效引用日本工业标准JISK2242)在执行过程中存在的一些问题及对策，测试误差的分析及标定的方法。简单地回顾了淬火介质测试的发展历史。1.前言我国淬火介质的测试开始于20世纪60年代末，最早采用的是Φ20mm的银球作为探头。20世纪70年代初，受日本工业标准JISK2242的启发，改为Φ10×30mm的银柱探头。与日本不同的是采用K型热电偶代替Ag—NiA1，安装在银柱的心部，而不是在表面。这个方法

2、就是现在的石化行业标准SH/T0220。最初采用X-Y函数计录仪记录冷却曲线(温度/时间曲线)。上个世纪80年代初我国开始采用计算机技术纪录冷却曲线(温度/时间曲线)和冷却速度曲线(冷却速度/温度曲线)。上个世纪90年代，随着国际标准ISO9950的引入，我国也开始对镍合金探头的研究，即国际标准ISO9950(JB/T7951)规定的Φ12.5×60mm镍合金探头。2.简短的历史的回顾各国热处理工作者经过几十年的努力，制定了国际标准ISO9950。初期的方法是采用冶金学方法，而不是热力学的方法。冶金学的方法是最基本的

3、方法，也称为直接的方法。热力学的方法称为间接的方法。冶金学方法的基础是试样的硬度，可分为：直接硬度法、端淬试验法、硬度曲线法以及淬火强烈度方法等。热力学方法可分为：磁性淬火方法、热丝试验法、五秒钟试验法以及热电偶冷却曲线法等。2.1冶金学方法直接硬度法：就是直接测定试样(或工件)硬度来确定淬火介质的冷冷却能力。这是最古老的方法，也是现在天天都在使用的方法。假设工艺条件不变，试样相同，则工件的硬度就代表了淬火介质的冷却能力。端淬试验法：我国的国家标准是GB225-63“结构钢末端淬透性试验法”在标准试验条件下，用水柱喷

4、淬试样的下端，测量表面的硬度，绘制硬度/到淬火端面距离的曲线，称为端淬曲线。采用不同的淬火介质代替水喷射，测量的端淬曲线可用来评价淬火介质的冷却能力。不过现在已经很少没有人用端淬曲线来评价淬火介质，但它仍然应用于钢材的炼制。硬度U曲线法：用长度五倍于直径的试样淬火后，从中间切取一段样块。在测定面上沿垂直直径方向测定硬度，以它们的平均值画出硬度/到样块中心距离的曲线，称为硬度U曲线。试样材料、尺寸不变，热处理工艺不变，用不同的淬火介质淬火，得到的硬度U曲线，就是评价淬火介质冷却能力的依据。该方法仍在广泛的使用中，尤其是

5、进行淬火介质的工艺试验。淬火强烈度方法：淬火强烈度的概念是由美国Grossman等人在1939年提出的，它首次定量地对淬火介质进行评价。淬火强烈度又称为H值。H值定义如下：H＝C/2K其中C为试样的散热系数，它的定义如下：C＝Q/S(Tw—TL)△t其中Q：在时间间隔△t内从试样向淬火介质移动的热量：S：试样与淬火介质接触的表面积；Tw：试样表面的温度；TL：淬火介质的温度；△t：时间间隔。C的单位为千卡/米²*小时*℃。K为试样的导热系数，对于碳钢和低合金钢K值几乎是下一个常数。从H值公式可以看到：试样的散热系数越

6、大，即介质从试样表面带走的热量越多，H值越大。常用的淬火介质的H值如表1。Grossman是从一组钢棒的淬透性导出H值的。后来各国学者又发展了很多方法计算H值。这里介绍一下日本阪大式H值的计算方法。上个世纪50年代，日本多贺谷和田村提出一个以JISK2242为基础的阪大式H值(大阪大学)。用Φ10×30mm的银柱探头测定800-300℃的冷却时间折算为H值。按照这个秒数在表2就可查出阪大式H值，记为H日。单位是cm－1。GrossmanH值记为H美单位为in－1。两者的换算关系如下：例如，日本的Gulf70的H日为0

7、.125cm－1，则从表2即可查到该油800-300℃的冷却时间为4.7秒。在淬火油的冷却时间段内，我国SH/T0220与JISK2242测试H值相差约0.015cm－1。例如，按SH/T0220测定800-300℃的冷却时间为6.5秒，从表2查出H中＝0.130cm－1，则H日＝0.130＋0.015＝0.145cm－1，相当于按JISK2242测试的冷却时间为5.2秒。换算为H美＝0.368。上述修正方法是作者的经验数据，仅供参考使用。我国石化行业标准SH0564《热处理油》的规定，超速淬火油800-300℃(按

8、SH/T0220标准测试)的冷却时间的指标是不大于6秒。如按6秒计算超速淬火油的H日值应大于0.150cm－1。我国淬火油的淬火强烈度如表3。由于我国淬火油的标准中除超速淬火油有800-300℃的规定外，其它油品没有规定，表3的数据是按目前通用的惯例计算的。2.2热力学方法磁性淬火方法；这是美国国家标准ANSI-D3520-76《热处理液淬火时