粉末冶金内齿圈端面超音频淬火设备

于洋 白希鹏 姚玉超 赵天智

[摘 要]端面淬火法是测定钢淬透性的一种常用试验方法。端面淬火装置是用于测定钢淬透性的专用设备。

[关键词]淬透性；端面淬火法

中图分类号：G606 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）30-0051-01

1 端面淬火概述

钢的淬透性是指钢在淬火时能够获得马氏体的能力，是钢材本身固有的一个属性。[1]钢的淬透性在生产中有重要的实际意义，在拉、压、弯曲或剪切应力的作用下工作的尺寸较大的零件，例如各类齿轮、轴类零件希望整个截面都能被淬透，从而保证零件在整个截面上的力学性能均匀一致。选用淬透性较高的钢即能满足这一要求。如果钢的淬透性低，零件整个截面不能全部淬透，则表面到心部的组织不一样，力学性能也不相同，心部的力学性能，特别是冲击韧性很低。对于形状复杂、要求淬火变形小的工件，如果选用淬透性高的钢，便可以在较缓和的介质中淬火，因而工件变形较小。[2]

端面淬火试验法是目前世界上应用最广泛的淬透性试验方法。其主要特点是方法简便，使用范围广，可用于测定优质碳素钢、合金结构钢、弹簧钢、轴承钢及合金工具钢等许多钢种的淬透性。[2]端面淬火装置是用于测定钢淬透性的专用设备。《钢淬透性的末端淬火试验方法》（GB/T225-2006）已于2007年2月1日开始实施。目前许多单位使用的是自制试验设备装置。我校现在使用的端面淬火装置是上世纪八十年代自制的，做实验时端面喷水需要人工倒水，试验过程不能达到国家标准GB/T225-2006。我们通过广泛调研国内一些单位自制试验装置的基础上，取人之长，自己独创，设计出符合《钢淬透性的末端淬火试验方法》（GB/T225-2006）要求的端面淬火试验装置，满足我校冶金、材控、金材专业学生金属学与热处理课程实验及毕业设计。

2 端面淬火装置设计

2.1 端面淬火试验

端面淬火试验所用的试样取样按GB/T225-2006中的规定进行。试样为25mm100mm的圆柱形试样，试样的不淬火端有凸缘或凹槽，以便能够快速将试样放置在装置的支架上并准确地对中。将试样加热到Ac3+30℃，保温30min，然后在5s内迅速放在端面淬火装置试验台上喷水冷却，如图1所示。喷水管口距试样顶端为12.5mm，喷水柱自由高度为65mm，水温20～30℃，待喷水到试样全部淬透后，进行硬度试验。在硬度测定之前，在平行于试样轴线方向上磨出两个相互平行的平面，深度为0.2～0.5mm，然后从距顶端1.5mm处沿轴线自下而上测定洛氏硬度值。当硬度下降缓慢时可以每隔3mm测一次硬度，将测定结果画成距端面距离与硬度分布曲线，获得淬透性曲线。

2.2 端面淬火装置结构

按照国标（GB/T225-2006）中要求的条件设计的端面淬火装置如图2所示。本装置采用恒温循环可调节的水路装置，通过设置进水口、顶部水槽、变频自吸式水泵、恒温加热装置和内置水箱，水流通过进水口进入装置内部，储存在顶部水槽中，当装置开始运行，水流由顶部水槽进入恒温加热装置，完成加热后進入内置水箱，变频自吸式水泵在恒温加热装置的带动下开始运行，将水流反向运输回顶部水槽，使水流进行循环使用，节约用水省时省力，通过设置过滤水嘴、流量调节阀和电气旋钮开关，水流由过滤水嘴流向变频自吸式水泵时，将电气旋钮打开，使流量调节阀开始自行进行水流量的控制，使水流速控制在国际标准范围内（65±5）mm（未放置试样以前）。喷水管口至试样下端面的距离为（12.5±0.5）mm。喷水管口内径为12.5mm，并且将水喷出标准高度，与试样末端接触进行端面淬火试验。试样放置在支架以后，可保证试样的轴线与喷水口的中心线处于同一直线上，且在端面淬火过程中其位置保持不变。本装置降低水流速和水温对端面淬火的影响，通过设置电气旋钮开关和温度显示计，随着电气旋钮开关的打开，温度计开始自行运行，实时监测水箱内水的温度，避免因水的温度影响端面淬火的结果。

2.3 淬透性曲线

使用设计并制作的端面淬火装置测得的淬透性曲线如图3所示。

3 结论

（1）设计并制作的端面淬火装置的试验条件可达到国家标准。

（2）省水，节能环保；操作简单，省时省力。可用于学校实验教学仪器。

参考文献

[1] 刘天佑.金属学与热处理 [M].北京：冶金工业出版社，2009.

[2] 王顺兴.金属学热处理原理与工艺[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2009.

作者简介

于洋（1995-），男，辽宁省本溪市人，辽宁科技学院冶金工程学院学生。

项目来源

2017年辽宁省大学生创新创业训练计划项目（2017114300000051）。