淬火介質之磁場淬火技術

磁場淬火是將加熱到淬火溫度的鋼件，浸入到有穩定磁場或強脈沖磁場作用下的淬火介質中冷卻。它是由于磁場的作用，使淬火介質的冷卻特性發生了某些變化，同時影響到淬火的相變過程，從而使鋼件淬火質量得到提高的一神新型淬火技術。對靜止水淬火冷卻特性的影響。用420mm的銀球分別測定一般靜止水的淬火介質、有恒定磁場（磁場強度為8×10⁵ A/m）作用的靜止水的淬火介質和濃度10%的鹽水淬火冷卻特性的變化，對比結果表明，磁場對靜止水和鹽水具有明顯降低冷卻速度的作用。特別有工藝價值的是磁場在250℃左右對水和鹽水的冷卻速度影響最大。磁場能改變淬火介質水和鹽水的淬火冷卻特性，主要是在磁場的作用下，水的結構及物理、化學性質發生了變化。淬火介質水分子的互相作用借助于氫鍵，氫鍵比化學鍵要弱，容易破壞，也容易恢復。氫鍵的存在，促使水的各個微區不斷產生分子的結合團，并在熱運動作用下不斷消失，淬火介質水分子的空間有序化帶有統計學性質。水中雜質對水結構影響很大，這與淬火介質水中存在著離子有關，水分子和離子的互相作用能要超過水分子間互相結合能好多倍（在離子周圍形成由許多水分子組成的水合物）。磁場能減輕水合作用，會破壞水合物膜，使淬火介質水與固體表面的濕潤性變壞。試驗還證明：磁場還會使淬火介質水的表面張力增加、運動黏度增加。據測定，磁化水的運動黏度可以增加3%-4%，表面張力可增加10^-3-3×10^-3 N/m，甚至增加到5×10^-3 N/m磁場對淬火介質水的物理性質的這些影響，都將引起水在淬火時冷卻能力的下降。對流動水淬火冷卻性能的影響。磁場對不同流速水（為噴射冷卻）的冷卻能力有影響，研究表明：在氣泡沸騰階段，冷卻速度降低比較明顯，但與淬火介質水流速度有關。當水流經噴嘴的速度為2.5~3.Sm/s時，磁場影響最大；當淬火介質水流速度進一步增大，冷卻能力顯著增高，并且在高速（約12m/s）時，與無磁場的冷卻速度相比只相差50-70℃／s。其原因尚不清楚，但可以肯定，磁場作用于淬火介質水的時間、作用在離子上的力f、磁場強度的梯度(GH)都和流速有關，它們的關系為：f=xHGH式中：x為物質單位體積的磁化率；H為磁場強度。上列因素對水的結構有不同的影響。當流速增加，GH和f增加，促使水合物破壞并降低冷卻能力，但會減少磁場對淬火介質水的作用時間，最終使這種效應消失。這樣，在磁場作用下的淬火，水、鹽水、流動水的冷卻特性可以很大程度上接近“理想”淬火介質的冷卻特性，即在馬氏體相變溫度區（200-300℃之間）具有慢冷特性。本文參考《淬火冷卻技術及淬火介質》一書。