CN103320586B - 一种可控风速风量淬火实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可控风速风量淬火实验装置，该实验装置由冷却缸体、固定盖和试样固定套管组成，所述冷却缸体为圆管形结构，在缸体壁沿缸体圆周方向轴向均布多个空气喷嘴，冷却缸体右端口为空气排出口；试样固定套管采用螺纹连接固定在固定盖中心，与固定盖平面垂直；试样固定套管另一端利用紧定螺丝固定热处理试样；固定盖盖至冷却缸体左端后，利用固定销将其与冷却缸体固定。本装置空气喷嘴外接压缩空气，利用可控流速的空气射流对试样进行冷却，结合喷嘴位置和数量的调整，可以实现对热处理试样不同冷却强度的空冷，且成本低廉，为研究不同空冷强度与合金材料相变之间规律提供了一种可实现且操控性强的实验手段。
Description
技术领域
本发明涉及一种可控风速风量淬火实验装置，属于材料热处理领域。
背景技术
在金属材料试验中，随着合金材料温度的变化，其相组成往往随之发生相应的变化，由此引起了金属强硬度、韧性、耐腐蚀性、磁性能等方面性能的变化，因而深入的认识相变过程与温度变化的关系，成为金属材料研究过程中的重要步骤。
金属热处理中一般的冷却手段有水冷、油冷、空冷以及盐浴冷却。通常情况下，在实验室所用的空气冷却方法，其空气流速固定为一恒定值。在某些特定材料的研究中，往往需要研究不同空气流速冷却条件下试样的相变规律。本发明所涉及的可控风速风量淬火实验装置，可以灵活的调节风速和风量，从而满足特定领域的热处理实验需求。
发明内容
本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种可控风速风量淬火实验装置，它利用可控流速的空气射流对试样进行冷却，结合喷嘴位置和数量的调整，可以实现对热处理试样不同冷却强度的空冷，且成本低廉，为研究不同空冷强度与合金材料相变之间规律提供了一种可实现且操控性强的实验手段。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
本发明公开了一种可控风速风量淬火实验装置，包括冷却缸体、固定盖和试样固定套管，所述冷却缸体为圆管形结构，在冷却缸体缸壁沿缸体圆周方向轴向均布多个空气喷嘴，冷却缸体左端通过固定销安装固定盖，冷却缸体右端口为空气排出口；试样固定套管安装于冷却缸体内、固定在固定盖中心、与固定盖平面垂直；试样固定套管另一端利用紧定螺丝固定热处理试样。
空气喷嘴采用由外及里内径渐缩形式喷嘴，喷嘴进风口接压缩空气，入口空气压强为0.2-0.6MPa，出口内径为3-10mm，喷嘴与所在缸壁成45-85°，喷嘴出口指向冷却缸体空气排出口。
空气喷嘴与冷却缸体之间，以及试样固定套管与固定盖之间均采用螺纹连接固定。
本发明利用可控流速的空气射流对试样进行冷却，结合喷嘴位置和数量的调整，可以实现对热处理试样不同冷却强度的空冷，且成本低廉，为研究不同空冷强度与合金材料相变之间规律提供了一种可实现且操控性强的实验手段。
实验时，将喷嘴入口连接一定压强的气源，喷嘴与气源之间用快速关断阀隔开，将试样固定套管利用螺纹连接固定到固定盖上。将需空气淬火的试样加热到一定温度后取出，利用紧定螺丝将试样快速固定到试样固定套管上后，将带有试样的固定盖盖到冷却缸体左端口并利用固定销固定。打开空气关断阀通气，压缩空气经喷嘴加速吹向试样，达到实验冷却要求后关闭关断阀。实验中可以根据要求灵活配置通气喷嘴的数量和位置。
本发明的有益效果为：提供了一种成本低廉实现简单的淬火实验装置，其空气喷嘴与冷却缸体之间，以及固定盖与试样固定套管之间均采用螺纹连接固定，有利于根据实际情况对喷嘴和试样固定套管进行更换和位置调整。通过改变气源压强、工作喷嘴的数量和位置，可灵活控制风速和风量，为研究不同空冷强度与合金材料相变之间规律提供了一种易于实现且操控性强的实验手段。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2a和图2b为不同冷却速度条件下的X80管线钢组织图；
其中，图2a为常规空冷，图2b为可控风速风量空气淬火。
具体实施方式
如图1所示，本发明公开了一种可控风速风量淬火实验装置，包括冷却缸体1、固定盖2和试样固定套管3，所述冷却缸体为圆管形结构，在冷却缸体缸壁沿缸体圆周方向轴向均布多个空气喷嘴1.1，冷却缸体左端通过固定销4安装固定盖，冷却缸体右端口为空气排出口；试样固定套管安装于冷却缸体内、固定在固定盖中心、与固定盖平面垂直；试样固定套管另一端利用紧定螺丝5固定热处理试样6。
空气喷嘴采用由外及里内径渐缩形式喷嘴，喷嘴进风口接压缩空气，入口空气压强为0.2-0.6MPa，出口内径为3-10mm，喷嘴与所在缸壁成45-85°，喷嘴出口指向冷却缸体空气排出口。
空气喷嘴与冷却缸体之间，以及试样固定套管与固定盖之间均采用螺纹连接固定。
本发明利用可控流速的空气射流对试样进行冷却，结合喷嘴位置和数量的调整，可以实现对热处理试样不同冷却强度的空冷，且成本低廉，为研究不同空冷强度与合金材料相变之间规律提供了一种可实现且操控性强的实验手段。
实验时，将喷嘴入口连接一定压强的气源，喷嘴与气源之间用快速关断阀隔开，将试样固定套管利用螺纹连接固定到固定盖上。将需空气淬火的试样加热到一定温度后取出，利用紧定螺丝将试样快速固定到试样固定套管上后，将带有试样的固定盖盖到冷却缸体左端口并利用固定销固定。打开空气关断阀通气，压缩空气经喷嘴加速吹向试样，达到实验冷却要求后关闭关断阀。实验中可以根据要求灵活配置通气喷嘴的数量和位置。
具体地，冷却缸体材质采用20MnG，尺寸为133×4.5mm（外径×壁厚），空气喷嘴出口内径4mm，入口内径为7.5mm，喷嘴材质为45#钢，气源压强为0.5MPa，气源与喷嘴之间用金属软管连接，并设置快速关断阀。本次实验在冷却缸体上下对称位置各开启1个喷嘴，喷嘴中心线与缸体中心线夹角为60o，喷嘴出口距缸体中心轴线约30mm。试样固定套管固定到固定盖上，并通过旋进旋出螺纹调整，使试样固定套管右端的夹持试样端距工作喷嘴中心线与缸体中心线交点约为15mm。
实验材料为X80管线钢，利用等离子线切割机制成15×15×80mm的试样，将试样加热到1250oC，保温一定时间，充分奥氏体化后取出。利用紧定螺丝将试样一端固定到套管上，试样伸入套管约20mm。将载有试样的固定盖迅速盖到冷却缸体左端并用固定销固定好。开启压缩空气关断阀进行通气冷却，1分钟后关闭阀门，取出试样。在距试样右端15mm位置取10×10×10mm的小试样，经研磨、侵蚀后，在金相显微镜下观察淬火后的金相组织，并与常规空冷后的试样组织进行比较。
图2a和图2b为不同冷却速度条件下得到的X80管线钢组织。其中，图2a为常规空气冷却，图2b为可控风速风量空气淬火，从图2a和图2b中可以看出，组织均由针状铁素体、贝氏体和多边形铁素体组成。冷却速度对铁素体含量和晶粒尺寸具有明显的影响，与常规空气冷却后的试样组织相比，经高速空气淬火实验装置淬火后，由于冷却速度增加，铁素体晶粒得到了明显细化。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (3)
1.一种可控风速风量淬火实验装置，其特征在于：包括冷却缸体、固定盖和试样固定套管，所述冷却缸体为圆管形结构，在冷却缸体缸壁沿缸体圆周方向轴向均布多个空气喷嘴，冷却缸体左端通过固定销安装固定盖，冷却缸体右端口为空气排出口；试样固定套管安装于冷却缸体内、固定在固定盖中心、与固定盖平面垂直；试样固定套管另一端利用紧定螺丝固定热处理试样。
2.如权利要求1所述的可控风速风量淬火实验装置，其特征在于：空气喷嘴采用由外及里内径渐缩形式喷嘴，喷嘴进风口接压缩空气，入口空气压强为0.2-0.6MPa，出口内径为3-10mm，喷嘴与所在缸壁成45-85°，喷嘴出口指向冷却缸体空气排出口。
3.如权利要求1或2所述的可控风速风量淬火实验装置，其特征在于：空气喷嘴与冷却缸体之间，以及试样固定套管与固定盖之间均采用螺纹连接固定。
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