淬火介质冷却性能试验方法

五、淬火介质冷却性能试验方法

JB/T 7951—1999《淬火介质冷却性能试验方法》，既适用于油基淬火介质，也适用于水基淬火介质，但此标准已被TB/T 7951—2004所取代，下面介绍ISO 9950: 1995《测定工业淬火油冷却性能的镍合金探头实验方法》标准中的内容。

1．原理

一个几何中心装有热电偶的圆柱形镍合金试件(探头)在炉中加热到设定温度，然后放入一定体积的待测淬火油中，记录探头心部温度变化与时间的函数关系。

冷却速度也可以同时记录或以后确定。从记录中得到的测量值可用于评价待测淬火油。

该标准规定了使用镍合金探头测定工业淬火油冷却性能的实验室方法。测试在静态油中进行，这样，就可以在标准条件下对不同油品的冷却性能进行分类。这种实验结果与具有不同搅拌效果的工业淬火设备淬火速度之间的相关性还没有建立。

2．标定淬火液

标定探头用的标定淬火液的技术要求和使用保管要求如表2－7所示。

表2－7　标定淬火液技术要求和使用保管要求

表2－8　标定淬火液的物理特性

表2－9　标定淬火液的冷却性能

3．实验装置

实验装置由容器、探头、加热设备、传动机构、测量系统、电位差计，秒表组成。

(1)容器。

样品应装在清洁和干燥的高筒容器内，其直径为(115±5) mm，且由不易碎的材料制成。

(2)探头。

探头如图2－6所示，由几何中心装有热电偶的镍合金圆柱体和镍合金支撑管构成。探头的技术要求见表2－10。

表2－10　探头的技术要求

(3)加热设备。

加热设备由加热炉、温度控制器、样品加热器组成，其技术要求见表2－11。

表2－11　加热设备组成部分技术要求

(4)传动机构。

探头从炉内移到容器中的时间应不超过2s。推荐采用自动传动机构。探头应能够放置在淬火油样容积的几何中心，并且应使用机械支撑以防止探头的振动和搅动。电子触发记录仪应放入系统中以显示时间温度曲线中探头接触油的瞬间时刻。

(5)测量系统。

测量系统应能够提供每个待测淬火油样的冷却性能的永久记录，得到探头温度变化与时间及冷却速度与温度的记录。

可以使用两种方法中的任何一种得到记录:计算机技术或具备电子微分器的标准记录技术。

①计算机技术。将探头热电偶的输出信号采集、数字化和存储到计算机内存中，采样频率不少于20次/s。在实验期间或在实验后，使用绘图机绘制温度与时间的函数关系。

冷却速度可通过探头热电偶输出信号与相应时间的数字微分计算出来，绘制出冷却速度与探头温度的函数关系。

②标准记录技术。温度与时间的函数关系可通过Y－t记录仪记录探头热电偶输出信号得到。

绘制冷却速度与探头温度的函数关系需要一个电子微分器，详细说明可参见图2－7。它产生一个正比于探头热电偶输出值随时间变化的速度信号，使用X－Y记录仪，绘制速度信号与探头温度的关系。

图2－7　含微分器的典型电路

注意:所有寄存器和电容的温度系数;±100×10^－6/℃

测量系统总的精度不应低于已考虑热电偶校准影响的记录值的±2.5%。

测量系统各组成部分技术要求见表2－12。

(6)电位差计。

用于检查记录仪及微分器温度和速度轴的标距。

(7)秒表。

用于检查记录仪及微分器记录纸的速度。

表2－12　测量系统各组成部分技术要求

续表

4．测试过程

测试过程包括采样、校准、调整测试温度、测试等步骤，各步骤的技术要求见表2－13。

表2－13　测试过程各步骤的技术要求

续表

5．结果表示和测试报告

(1)冷却曲线。

绘制温度－时间和温度－冷却速度的函数关系，如图2－8所示。

图2－8　在淬火油中的冷却曲线

(2)冷却时间。

根据绘制的温度－时间的函数关系，按校准所述，用冷端及热电偶校准因子修正，读出如下数据。探头从浸入温度到下列温度所用时间:

①600℃(精确到0.5s);

②400℃(精确到0.5s);

③200℃(精确到1s)。

(3)冷却速度。

根据绘制的冷却速度与温度的函数关系，按照校准所述，采用冷端和热电偶校准因子修正，读出如下数据:

①最大冷却速度(精确到0.5℃/s);

②发生最大冷却速度时所在温度(精确到0.5℃);

③在300℃时的冷却速度(精确到0.5℃/s)。

(4)测试报告内容。

①淬火油样的完整评定。

②参考的标准。

③结果及所用的表示方法。

④在测试期间注意到的异常特性。

⑤根据合同和其他要求，与标准程序的差异。