淬火介质之磁场淬火技术
发布时间:2013-01-24 13:42:58
磁场淬火是将加热到淬火温度的钢件，浸入到有稳定磁场或强脉冲磁场作用下的淬火介质中冷却。它是由于磁场的作用，使淬火介质的冷却特性发生了某些变化，同时影响到淬火的相变过程，从而使钢件淬火质量得到提高的一神新型淬火技术。
对静止水淬火冷却特性的影响。
用420mm的银球分别测定一般静止水的淬火介质、有恒定磁场（磁场强度为8×105 A/m）作用的静止水的淬火介质和浓度10%的盐水淬火冷却特性的变化，对比结果表明，磁场对静止水和盐水具有明显降低冷却速度的作用。特别有工艺价值的是磁场在250℃左右对水和盐水的冷却速度影响最大。
磁场能改变淬火介质水和盐水的淬火冷却特性，主要是在磁场的作用下，水的结构及物理、化学性质发生了变化。
淬火介质水分子的互相作用借助于氢键，氢键比化学键要弱，容易破坏，也容易恢复。氢键的存在，促使水的各个微区不断产生分子的结合团，并在热运动作用下不断消失，淬火介质水分子的空间有序化带有统计学性质。水中杂质对水结构影响很大，这与淬火介质水中存在着离子有关，水分子和离子的互相作用能要超过水分子间互相结合能好多倍（在离子周围形成由许多水分子组成的水合物）。磁场能减轻水合作用，会破坏水合物膜，使淬火介质水与固体表面的湿润性变坏。
试验还证明：磁场还会使淬火介质水的表面张力增加、运动黏度增加。据测定，磁化水的运动黏度可以增加3%-4%，表面张力可增加10-3-3×10-3 N/m，甚至增加到5×10-3 N/m磁场对淬火介质水的物理性质的这些影响，都将引起水在淬火时冷却能力的下降。
对流动水淬火冷却性能的影响。
磁场对不同流速水（为喷射冷却）的冷却能力有影响，研究表明：在气泡沸腾阶段，冷却速度降低比较明显，但与淬火介质水流速度有关。当水流经喷嘴的速度为2.5~3.Sm/s时，磁场影响最大；当淬火介质水流速度进一步增大，冷却能力显著增高，并且在高速（约12m/s）时，与无磁场的冷却速度相比只相差50-70℃／s。其原因尚不清楚，但可以肯定，磁场作用于淬火介质水的时间、作用在离子上的力f、磁场强度的梯度(GH)都和流速有关，它们的关系为：f=xHGH式中：x为物质单位体积的磁化率；H为磁场强度。
上列因素对水的结构有不同的影响。当流速增加，GH和f增加，促使水合物破坏并降低冷却能力，但会减少磁场对淬火介质水的作用时间，最终使这种效应消失。
这样，在磁场作用下的淬火，水、盐水、流动水的冷却特性可以很大程度上接近“理想”淬火介质的冷却特性，即在马氏体相变温度区（200-300℃之间）具有慢冷特性。
本文参考《淬火冷却技术及淬火介质》一书。
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