我对工件淬火冷却过程的认识。

Christopher · 发表于 2012-5-28 00:45:55

工件沉入油中淬火的时候，会经历蒸汽膜阶段、对流阶段、沸腾阶段，首先在蒸汽膜阶段，工件表面形成了蒸汽膜，表面冷却速度较低，这个时候心部的冷却速度应该大于表面的冷却速度；在淬火开始的一段时间内，心部温度应该低于表面温度，这个温度在相变点以上，（因为蒸汽膜阶段时间很短）一定时间后蒸汽膜破裂，开始对流，这个时候表面的冷却速度达到最大，这个阶段，表面的冷却速度应该是大于心部的冷却速度，这个阶段表面温度骤降，应该是大于心部温度的，随后进入沸腾阶段，沸腾阶段的时候，工件表面和其周围的油温度相当，这个时候表面的冷却速度又回到比较慢的速度，低于心部的冷却速度。
我的认识是这样的，欢迎大家指正下其中不对的地方，大家一起讨论下。。。。

还有到底是心部先发生相变还是表面先发生相变？

wkee · 发表于 2012-5-29 14:14:22

请问，为什么在蒸汽膜和沸腾阶段冷却速度表面会低于芯部？

北国之春 · 发表于 2012-5-29 14:59:28

“工件表面形成了蒸汽膜，表面冷却速度较低，这个时候心部的冷却速度应该大于表面的冷却速度；”
请问楼主：蒸汽膜阶段，为什么心部的冷却速度应该大于表面的冷却速度？

qlf_126 · 发表于 2012-5-29 16:15:35

对于“工件表面形成了蒸汽膜，表面冷却速度较低，这个时候心部的冷却速度应该大于表面的冷却速度”
俺是不是可以这样理解：表面形成蒸汽膜后，其冷却速度比较慢了，但是这时候表面因接触冷却介质，其温度应该比心部低了，所以心部的温度会向表面传递，这样导致心部冷速比表面冷速快！
个人观点……大家交流！

wkee · 发表于 2012-5-29 16:58:41

qlf_126 发表于 2012-5-29 16:15
对于“工件表面形成了蒸汽膜，表面冷却速度较低，这个时候心部的冷却速度应该大于表面的冷却速度”
俺是不 ...

我个人认为，芯部会出现冷却速度比表面快的时候，但绝不是工件刚入水的那个时间段。至少要是工件大到马氏体相变温度那个区域才会出现。

xiejinda · 发表于 2012-5-29 17:29:04

我见过我们公司德国人做实验的视频，三个阶段是这样的，先是蒸汽膜阶段、沸腾阶段、对流阶段，蒸汽膜阶段冷速最慢，沸腾阶段冷速最快（最大冷速即出现在此区域），对流阶段次之，还有通过淬透性实验可证明，心部冷速一直都是低于表面冷速的，因此肯定是表面先发生相变，这同时也解释了为什么有的产品因淬火介质冷速不够导致心部组织不合格，心部有大量的残奥以及非马组织，但是为了减小变形缺陷通常我们选择淬火介质在满足最大冷速的前提下要尽量选择在300度冷速越低越好，因为这样可以降低组织转变应力，同时为了减小变形还不得不关注的另一个淬火介质的数据是特性温度和特性秒，不细说了，有兴趣的可以问我，个人拙见，谢谢！

jyiqpl · 发表于 2012-5-29 17:41:10

为什么心部的冷却速度应该大于表面的冷却速度？楼主所说的蒸汽膜阶段到底有多长时间？是否大于心部温度向表面温度传到的时间，才会导致心部温度比表面温度低？好像没有那个资料说到淬火时间是一个很漫长的过程哈

aaron01 · 发表于 2012-5-29 17:42:39

我认为，在零件淬火冷却过程中，不会出现零件表面冷速低于心部冷速的情况，
更不可能会出现表面温度比心部低的情况。
不符合热交换的物理原理。

搬运工 · 发表于 2012-5-29 21:15:36

到底是心部先发生相变还是表面先发生相变？
具体问题具体对待，看从哪个角度讲。。。。

wkee · 发表于 2012-5-30 09:07:29

aaron01 发表于 2012-5-29 17:42
我认为，在零件淬火冷却过程中，不会出现零件表面冷速低于心部冷速的情况，
更不可能会出现表面温度比心部 ...

这样说的话，那岂不是冷却过程中内外温度差距会越来越大？永远不可能等温了？

aaron01 · 发表于 2012-5-30 09:21:07

本帖最后由 aaron01 于 2012-5-30 09:21 编辑

wkee 发表于 2012-5-30 09:07
这样说的话，那岂不是冷却过程中内外温度差距会越来越大？永远不可能等温了？

哦，你说的对，在淬火后期是会出现表面冷速低下来的情况的，原因是因为表面和淬火油温差已经很小，而心部和表面的温差还很大，从速度角度去比的话，确实表面冷速已经接近0了，而心部还有较大冷速。
不过，从温度角度来考虑，表面的温度始终是会低于心部的，也就是说，如果表面和心部化学成分一致，表面始终会比心部更早发生马氏体相变。

搬运工 · 发表于 2012-5-31 19:40:24

aaron01 发表于 2012-5-30 09:21
哦，你说的对，在淬火后期是会出现表面冷速低下来的情况的，原因是因为表面和淬火油温差已经很小，而心 ...

表面始终会比心部更早发生马氏体相变。
但心部有可能早于表面发生非马氏体相变，这样的认识你是否认同？

搬运工 · 发表于 2012-5-31 19:43:13

aaron01 发表于 2012-5-30 09:21
哦，你说的对，在淬火后期是会出现表面冷速低下来的情况的，原因是因为表面和淬火油温差已经很小，而心 ...

我当然不会同意心部温度应该低于表面温度的认识，

mingxingjf · 发表于 2012-6-1 00:56:18

为什么心部的冷却速度应该大于表面的冷却速度？

我爱大自然 · 发表于 2012-6-1 07:42:56

首先假定：
1、在任意时刻表面温度都低于（不超过）心部温度。
2、最终二者温度相同。
由于在对流阶段表面冷却速度快，要实现最终温度相同，必须出现心部冷却比表面冷却快的阶段，否则心部永远达不到表面温度。
至于楼主提到的在蒸气膜阶段，我认为理论上是可能存在心部冷却速度比表面快的现象，猜测如下：
当入油后，心部和表面存在一定的温差后，也许会出现表面要吸收心部的热量，同时表面和油的热交换受阻，冷却速度就慢下来了。至于能不能低于心部冷却速度，没有定量的分析，不能确定。也许存在，但是时间是多少？？
我赞同：沸腾阶段的时候，工件表面和其周围的油温度相当，这个时候表面的冷却速度又回到比较慢的速度，低于心部的冷却速度。
至于马氏体转变先后，表面温度低，先达到Ms点，如果表面和心部化学成分一致，Ms点恒定，表面始终会比心部更早发生马氏体相变。

dikewhm123 · 发表于 2012-6-1 08:30:57

qlf_126 发表于 2012-5-29 16:15
对于“工件表面形成了蒸汽膜，表面冷却速度较低，这个时候心部的冷却速度应该大于表面的冷却速度”
俺是不 ...

动能学中指出，传递具有方向性，温度高向温度低传递哦，对流是无章的，很明显按你的理解也应该是芯部高于表面啊

dikewhm123 · 发表于 2012-6-1 09:12:59

总结一下：芯部温度在冷却过程中始终高于表面温度，直至达到平衡，而冷却速度只会在入油的那一瞬间芯部的冷却加速度也就是极点会大于表面而已，但温度始终由内向外传递

Christopher · 发表于 2012-6-1 11:47:02

aaron01 发表于 2012-5-30 09:21
哦，你说的对，在淬火后期是会出现表面冷速低下来的情况的，原因是因为表面和淬火油温差已经很小，而心 ...

若就渗碳钢来说，表面与内部化学成分不一致的情况下，在这种前提下，心部会先发生马氏体转变。

aaron01 · 发表于 2012-6-1 12:31:45

Christopher 发表于 2012-6-1 11:47
若就渗碳钢来说，表面与内部化学成分不一致的情况下，在这种前提下，心部会先发生马氏体转变。

由于表面碳浓度上升会使MS点下降，你说的情况对于渗碳钢而言，有可能发生，但不是必然发生，还是要看零件厚度，表面和心部的温度差以及具体MS点是多少，具体问题具体分析。
所以我在前面13楼的回帖里加了个前提，“表面和心部化学成分相同”。

Christopher · 发表于 2012-6-1 12:39:29

aaron01 发表于 2012-6-1 12:31
由于表面碳浓度上升会使MS点下降，你说的情况对于渗碳钢而言，有可能发生，但不是必然发生，还是要看零件 ...

有可能发生，但不是必然发生对这样说就很好理解了受教受教！

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