[发明专利]一种底部喷液破淬火水汽膜实验装置及方法

说明书

本发明涉及一种底部喷液破淬火水汽膜实验装置及方法，所述装置包括淬火槽、传输装置、上料装置、对中装置、载料移动装置和底部喷液装置；传输装置、上料装置和对中装置集成后通过销轴铰接在淬火槽一侧，并可折叠到淬火槽内；载料移动装置设置在淬火槽内，能够承载钢板试样在淬火槽内升降移动；底部喷液装置由高压喷液水排和水排升降装置组成。本发明采用的实验装置结构精巧、使用方便、节能环保、可调范围较大、适用性强，通过一套设备能够获取不同材质和不同厚度钢板淬火后组织情况，实验数据可靠，对于深入研究钢材的相变规律和内在机理，以及对工业化批量生产时制定有效的淬火工艺参数、大幅提升淬火钢板产品质量及性能稳定性具有重要意义。

技术领域

本发明涉及金属热处理技术领域，尤其涉及一种底部喷液破淬火水汽膜实验装置及方法。

背景技术

随着科学技术的进步和工业生产的发展，各行业对高性能钢板的需求量与日俱增。为提高钢板的各项性能，冶金行业通常采用经济且有效的调质热处理工艺。淬火作为调质热处理的重要工序，是将加热到AC3或AC1点以上某一温度并保持一定时间的钢，通过与冷却介质进行热交换使其以适当速度冷却获得马氏体和(或)贝氏体组织的热处理工艺。

高温钢板在平行液面进行浸液淬火时，其表面会持续产生大量气泡形成水汽膜，钢板上表面的水汽膜在浮力作用下对淬火产生的影响相对较弱，而钢板下表面无法排出的水汽膜严重影响了钢板下表面与淬火液的热交换，进而影响整个钢板冷却速度和淬透性。为消除高温钢板淬火时表面水汽膜产生的影响，现有技术中常采用在淬火槽中增加以一定角度、间距及压力喷射淬火液的方式打破高温钢板表面淬火水汽膜，然而针对不同材质和厚度的钢板，喷射角度、喷口间距及喷液压力等参数大多没有准确的数据标准作为参考，只能依靠科研人员的经验设定，从而使不同材质和厚度的高温钢板在同一淬火设备或相同材质、厚度的高温钢板在不同淬火设备上的淬火效果产生较大波动。

在目前已经公开的文献中记载的淬火实验装置，如申请号为201310289530.8的中国专利公开的“一种快速水冷淬火实验装置”，包括缸体、内芯、密封压盖、密封填料和钢板试样夹持组件及电动执行器；缸体为一个空心体，缸体顶部设置有冷却水进口，缸体的右端为冷却水出口；内芯为圆管形结构，与缸体主轴同一轴线，内芯由缸体左边装入缸体，在两者左端、内芯和缸体之间的间隙中装有密封填料后用密封压盖压紧；缸体右端冷却水出口处设有钢板试样夹持组件，用于将需淬火的钢板试样固定在冷却水出口中心位置；内芯左端通过压杆和电动执行器相连。该装置可以控制淬火实验中对热处理钢板试样的冷却强度以满足对于合金钢板试样在不同水冷强度下温降速率和相变规律，但缺点是实验设备操作复杂，不仅使淬火钢板试样降温连续性受阻而且夹持过程受人工操作熟练程度等不确定因素影响较大。此外，受缸体、内芯管径等尺寸因素限制，实验钢板试样尺寸较小，淬火钢板试样各表面强度几乎处于无差异的理想状态，无法模拟钢板真实淬火情况，因此其实验结果数据对制定现场实际淬火工艺参数的参考价值非常有限。

申请号为201210253418.4的中国专利公开的“一种金属材料端面淬火试验机”，通过高频发生器的感应线圈对制成圆柱形的钢板试样均匀加热，同时在钢板试样上面中心开有盲孔以热电偶收集钢板试样的温度变化，将加热部分制成水槽形式并在钢板试样下方设置喷水口、上方设置冷却水管，通过安装在喷水口中间水管上的喷水控制阀控制喷水淬火时间，通过安装在冷却水箱内冷却水管上的冷却水控制阀控制冷却水的出水时间，并且将所使用的水资源收集在循环水箱中利用水泵循环使用。该实验设备将加热、淬火和冷却一体化，并在自动化中实现，具有加热时间短、操作方便并保证了淬火连续性等特点。但缺点是淬火钢板试样需要加工为标准尺寸的圆柱体，且只能进行端面淬火实验，使该设备无法对板材类钢板试样获取有效实验数据，更无法模拟现场实际淬火情况为改变现场淬火工艺参数提供有效的实验参考数据。