45号钢淬火冷却特性的实验研究

摘要

目前使用单喷嘴进行喷射淬火实验研究中,会出现试件冷却不均匀的状况,本文针对这一问题,设计了一种具有699个出水孔的“多喷嘴”喷头作为喷射装置进行实验研究。实验选用生产实际中应用广泛的45号钢作为淬火冷却对象,得到了45号钢淬火试件在“多喷嘴”喷头作用下,试件在距淬火表面不同深度均被均匀冷却的结果。同时,研究了不同水压、喷射距离及喷嘴孔径对试件内部及淬火表面冷却特性的影响。
　　实验中,试件淬火表面的最大热流密度在3MW/m2以上,淬火冷却过程的平均热流密度不超过1MW/m2,试件淬火表面从500℃冷却到80℃用时约为60s左右;水压、喷射距离及喷嘴孔径对试件内部及淬火表面冷却特性的影响,可以归结为水流冲击速度与单位时间内到达试件淬火表面的水量两者相互“博弈”的结果,两者同增同减,给实验结果预测带来了不确定性;试件淬火表面冷却特性的变化规律较之内部复杂;使试件淬火表面获得最快冷却速度的工况,不一定是试件冷却强度最大的工况。
　　由于试件的导热系数λ、定压比热cp等物性参数会随温度T发生比较明显的变化,为提高计算准确度,本文在对淬火表面温度及热流密度的求解过程中,将导热系数λ、定压比热cp等物性参数都拟合为温度T的函数,而将密度ρ处理为常数。

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2淬火冷却介质

1.3喷射淬火冷却方式

1.4温度场的数值计算方法

1.5本文的研究意义及主要研究内容

第二章 45号钢淬火冷却实验

2.1试件

2.2喷射装置

2.3实验台介绍

2.4实验方案

2.5实验步骤

2.6实验系统不确定度分析

第三章 试件内部温度场分析

3.1试件冷却均匀性分析

3.2实验条件对试件内部冷却速度的影响

3.3本章小结

第四章 试件表面淬火冷却特性分析

4.1计算方法

4.2实验条件对试件淬火表面冷却特性的影响

4.3本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2主要创新点

5.3展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢