JB/T 7951-2004 测定工业淬火油冷却性能的镍合金探头实验方法

中华人民共和国机械行业标准JBrT7951-2004代替JBT7951-1999测定工业淬火油冷却性能的镍合金探头实验方法Industrial quenching oil-Determination of cooling characteristics-Nickel-alloyprobe test method(IsO9950:1995,DT2004-02-10发布2004-06-01实施BT7951-2004目次前言1范围2规范性引用文件3原理↓标定淬火液5装置测试过程8结果表示9测试报告表1标定淬火液的物理特性表2标定淬火液的冷却性能图1探头图含微分器的典型电路图3在浑火油中冷却的实验探头典型曲线JBT7951-2004前本标准等同采用so9950:1995《测定工业淬火油冷却性能的镰合金探头试验方法》英文版本标准等同翻译sO9950:1995本标准代替B7951-199淬火介质冷却性能试验方法》,因为被代替的标准虽应用范围广但测试技术成熟性差,实际应用困难,不利于标准的推广应用。sO9950是特指工业淬火油,其测试技术是成熟的。为了便于使用,本标准做了下列编辑性修改a)‘本国际标准’一词改为‘本标准b)用小数点‘‘代替作为小数点的逗号c)删除了国际标准的前言本标准由中国机械工业联合会提出本标准由全国热处理标准技术委员会归口。本标准起草单位:北京机电研究所、天津热处理研究所、中国一汽集团技术中心。本标准主要起草人:王耀、曾广益、汪玉喧本标准所代替标准的历次版本发布情况为:GB94491988、JBT7951-1995、JB/T7951-1999。T7951—2004当硬化钢材时,淬火通常是硬化工艺最关键的工序。为了淬火,热处理工作者须在不同类型的淬火介质如油、水基聚合物和乳化液之间选择,另外,对每种类型介质,有许多不同的商品可供选用。在使用中,由于热降解、污染及带出等原因,每种淬火介质的冷却性能均可能发生变化一些方法可用来评价淬火介质。间接试验,如淬硬某种钢材试样,只能得到关于冷却性能的有限信息:直接试验最常用的方法被称为银球法,即将中心带有热电偶的银球加热,并淬入待测淬火介质中记录银球中心温度与时间的函数关系,通常也记录银球中心冷却速度与温度(或时间)的函数关系主要由于存在银球加工及测试结果评估的难题,几种改进的探头被使用,但基本方法是一样的。探头由各种材料及不同尺寸制成,形状通常是圆柱体为了能够在不同的实验室得到的实验结果之间及不同供应商提供的淬火介质技术说明之间进行比较,有必要使用标准的实验方法。因此,国际热处理联合会(FHT)材料技术委员会淬火科学和技术专业组评估了现有的不同方法。为了在推荐某种方法作为标准上取得一致,在一些国家安排了试验SO9950:1995《测定工业淬火油冷却性能的镍合金探头实验方法》国际标准文本就是该委员会的工作为与国际接轨,我们将so990:1995等同转化为B795-2004机械行业标准r7951-2004测定工业淬火油冷却性能的镍合金探头实验方法1范围本标准规定了使用镍合金探头测定工业淬火油冷却性能的实验室方法。测试在静态油中进行,这样就可以在标准条件下对不同油品的冷却性能进行分类这种实验结果与具有不同程度搅拌作用的工业淬《设备淬火速度之间的相关性还没有建立2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准so2719:1988石油产品和润滑剂闪点的测定宾斯基一马丁斯闭口标法so29091981石油产品运动粘度的粘度指数的计算so3104:194石油产品透明和不透明液体运动粘度的测定和动力粘度的计算s03405:2000石油产品常压下馏份特性的测定SO3675:1998原油和液体石油产品密度实验室测定密度计法Bs1041,pa4:1966,热电偶BS4937,pa4:1973,镍铬镍铝合金K型热电偶3原理个几何中心装有热电偶的圆柱形镍合金试样(简称“探头”)在炉中加热到设定温度,然后放人一定体积的待测淬火油中,记录探头心部温度变化与时间的函数关系冷却速度也可以同时记录,或以后确定记录中得到的测量值可用于评价待测淬火油4标定淬火液4.1概述推荐一种标定液用于探头初期及定期的标定(参见5.2)。当标定液不使用时,应保存在密闭的容器中。标定液经200次淬火或保存期超过2年,必须更换4.2物理特性标定淬火液应是一种非调和直接提炼的、未加任何添加剂的高粘度指数石蜡基矿物油,它的物理特性如表1所示4.3冷却特性在标准淬火实验的条件下,标定淬火液冷却性能的平均值应在表2所列的范围内5装置51容器样品应装在清洁和干燥的高筒容器内,其为15mm±5mm,且由不易破碎的材料制成52探头JBT7951-2004表1标定淬火液的物理特性物理特性sO测试方法最小值值40℃运动粘度cSt100℃运动粘度cStso3104运动粘度指数ISO 29090415℃密度kgL1so36750.870闪点, Pensky-martensso2719闭口杯法℃5%蒸发量℃so340550%蒸发量℃So3405灰分%表2标定淬火液的冷却性能冷却性能最小值最大值最大冷却速度℃/s最大冷却速度所在温度℃在30℃时冷却速度℃/s探头)从漫人温度到下列温度所用时间sa)600℃b)400℃c!20℃55.0521概述探头是由几何中心装有热电偶的镍合金圆柱体和安装在它上面的镍合金支撑管组成(参见图15.22探头尺寸探头为12.5mm×60mm。热电偶的热接点位于其几何中心(参见图b)523探头材料探头应由 nonel6002镍铬铁合金材料或其他具有相同物理和传热性能的材料制成524热电偶探头温度应由带有金属外壳的矿物质隔离的绝缘型结点的镍铬一镍铝热电偶测量。热电偶外径为5mm,且外壳是 Inconel600合金(热电偶符合BS1041,BS4937标准要求)。525热电偶支撺管热电偶支撑管应由外径125mm的 cone600或同等材料的管子制成。同时,探头加上支撑管应具有200mm的最小长度,且典型长度是355mm,如果有必要,可以使用加长的支撑管用于机械传动,如果有其他要求,从探头末端160mm处,支撑管可用外径10mm的不锈钢材料(参见图la)526装配探头应根据图1a)要求装配。热电偶应紧密装入探头本体中,并且为保证热电偶顶端正确装人加工孔底部,在装配其他部件之前,热电偶先装人1nce是因康(lnco)集团公司提供产品的商品名称,给出这一信息是为了方便本标准的使用者,井不表示刮该产品的认可,如果其他等效产品具有相问效果。则可使用这些等效产品2)标准成分(质滑分数,%》:镍和钻不小于72:铬14~17:铁-101碳不大于151不大于1:破不大于5:跳不大于0s:剩不大外层热电偶支撢管采用T焊法(钨极惰性气体保护焊,下同)与探头本体焊接。TG焊法也用于随后设计中连接支撑管的零件为了延长探头寿命,推荐热电偶接在所示的插拔型连接插头上。很重要的一点是热电偶应具有足够的长度,以补充热膨胀除非特別注明,所有公卷为士0:5矿物质绝峰【型热电偶( NiCrNiSi):外禿材料支撑管材料: inconel600或问等合盒Inconel600或同130℃接角業配合在探头尾常规长度最小19绝绿型热漫点:冷端密封:环氧树脂见图lb尾端支库管材料:不锈钢60小于柝K型热偶帕加工片25mm偶黛密崔接SRO,7图1探头a)总装配图b)探头详图527探头衰面状态527.1新探头的初始化为了得到稳定的结果,新探头在最初使用之前,应通过至少六次的模拟粹火。通常探头直接从850℃进入矿物油中,且在两次淬火之间探头应按527的要求清洗5272清洗在完成每次淬火实验后,探头应从油中移出,并使它冷却到50℃以下.使用一种适当的氯化溶剂清洁探头表面,然后用干的不起毛的布擦干,5273修复当最大冷速值偏离初始化后得到稳定值的±5%时,应进行探头的修复工作(参见5271)使用600号砂纸清理掉探头表面的疏松层然后多次(至少六次)直接从850℃淬人油中模仿淬火,最终在探头表面形成连续的氧化膜,并且得到在初始化后得到值范围之内的可重复的结果BrT7951-200453加热设备531加热炉加热炉应是电阻加热管型炉,且可以水平或垂直安装,加热炉应能够在不小于120mn的加热区内保持恒温。探头应放在加热区中心,这样在60mm长度范围内,探头的温度变化不超过±25℃,532温度控制器使用的温度控制器应能够在保温期间保持炉子的加热区在850℃±5℃的范围内5.33样品加热器淬火油样品应能够在容器内(参见51)加热,推荐采用内电阻加热器54.传动结构探头(参见52)从炉内(参见531)移到容器(参见5,1)中的时间应不超过25,最好采用自动机构。探头应放置在淬火油样容积的几何中心,并且应使用机械支撑以防止探头的振动和搅动。电子触发事件记录仪应放入系统中,以显示时间温度曲线中探头接触油的瞬间时刻。55测量系统5.51概述测量系统应能够提供每个待测淬火油样的冷却特性的永久记录即得到探头温度与时间及冷却速度与温度变化的记录(参见81)可以使用以下两种方法中的任何一种得到这种记录a)计算机技术b)具备电子微分器的标准记录技术5511计算机技术将探头热电偶的输出信号采集、数字化和存储到计算机内存中,采样频率不少于20次/s在实验期间或在实验后,使用绘图机绘制温度与时间的函数关系冷却速度可通过探头热电偶输出信号与相应时间的数值微分计算出来绘制出冷却速度与探头温度5512标准记录技术温度与时间的函数关系可通过y-记录仪记录探头热电偶输出信号得到绘制冷却速度与探头温度的函数关系需要一个电子微分器,图2所示为含微分器的典型电路图,它产生一个正比于探头热电偶输出值随时间变化的速度信号,使用X一y记录仪,记录该速度信号与相对应探头温度的关系552精度测量系统总的精度不应低于已考虑热电偶校准影响的记录值的±25%下面仪器指标表明最低要求5521微分器电子微分器(见图2)应满足如下要求:a)应能接收最小20mV/s的输人b)在输入20mV/s时,输出应不小于100mV,且时间常数的温度系数不大于每摄氏度±10c)应装有时间常数不大于0.s的高频滤波装置d)输出电压的漂移在15mn的范围内不超过满刻度的1%5522记录仪器55221概述为了精确地分析记录数据,要求将所有实验结果绘制在标准比例刻度图上。因此,在5522和5523中,描述了确定这种刻度图技术规格的推荐系统。但是,为了便于灵活地选择仪器,在55224中建议了可选用的y一记录仪55222冷却速度与温度的函数关系JBT7951—2004用于记录冷却速度与温度的函数关系的X一H记录仪应满足下面的最低指标)灵敏度温度:0.2mV/mm。速度:5mV/s或10mV/或20mV应占250mmb)线性度:等于或高于0.%c)可重复性:等于或高于01%d)记录速度:最小200mm/s5522B温度与时间的函数关系记录温度与时间的函数关系的y一记录仪应满足下面的最低指标:a)灵敏度:等于或高于0.2mVmm;b)线性度:等于或高子0.1%c)精确度:等于或高于0.5%;e)曲线速度精度:10仪器应装有一个事件记录器以便于记录探头接触淬火油的瞬间,。枚注:所有寄存器和电容的温度系数为:±10℃图2含微分器的典型电路55224替代系统:y-记录仪一个两笔或两个一笔的Y-记录仪可以作为替代系统使用。记录仪应具备5522.3中所规定的性56电位差计用于检查记录仪及微分器(参见55)温度和速度轴的标閏7秒表用于检查记录仪及微分器(参见55)记录纸的速度需要用2L淬火油样品,采集油样时需认真操作,以保证其具有代表性,为避免污染,盛油样的容器应是清洁和干燥的。BT795120047测试过程71测试次数为了得到重现三次的结果,同一油样测试应重复两次7.2测试温度721探头温度标准的探头温度应为850℃,在空气中,探头被加热到850℃±5℃,且测试开始前,探头应在此温度下保持5mi每次实验时,依据y一1记录仪的温度轴(参见5522.3),再考虑冷端补偿和探头热电偶校准显的误差进行适当的修正(参见73.1),以确定探头温度值,实验前,冷端及探头热电偶校准值应记录在表格上722样品的温度淬火油样品应在指定产品使用的温度范围内测试淬火油的温度可以选择,以满足个别要求,为便于比较,除非特别强调,推荐实验在油温40℃的条件下进行实验开始时,淬火油温度应在设定实验温度的±2℃之内。为了减少热梯度,淬火油样在加热期间应适当搅拌,且实验开始前检查油样温度实验应在静止的油样中进行,7.3校准731探头热电偶校准73.1.1概述通过捆绑一个以前校正过的热电偶在探头的外表面,加热探头到测试温度,来校准探头热电偶(参见524)当探头温度达到平衡时,使用电位差计比较两个热电偶的输出。在测定温度850℃±5℃范围内,如果探头热电偶的输出误差超过给定值的±2%,则探头就要报废。7.3.13中说明了较小误差的校正方法7312量新校准的频率对于新探头,在使用前,按731要求进行探头的校准过程:对于在用探头,在不超过25次系列实验开始之前:对于正常使用的探头,在每25次实验之后7313误差的补偿实验开始前,记录校准时确定的误差,在确定探头温度值及记录结果数据时,予以酌情加(减)732记录仪和微分器的校准7321温度轴每次实验开始前,检查零点的设置连续实验开始前,利用电位差计(参见5.6)检查图形的刻度。例如,输入34mV给出170mm的移动732.2速度轴微分器应具备:一个完整的校准装置或通过外部实验设备校准的能力每次连续实验开始前,检查微分器的校准,5mV/、10mV、20mV/的输入速率应能给出选定的250mm的图形刻度每次实验开始前,检查零点的设置7.323时间轴每次连续实验开始前,使用秒表(参见57)检查记录纸的速度74测试将待测淬火油样(参见6)放入容器(参见51)中,如果有必要,将油样调整到要求的实验温度(参见722),加热期间为减少热梯度,应搅拌淬火油样将已经初始化的、清洁的和校准的探头(参见52)放入加热炉中(参见531)·加热到设定温度在淬火前断开加热炉电源(为了避免可能对控制系统(见532)的干扰),放下记录笔,移动探头从炉中到淬火油样中,确保事件触发器记录探头(参见54)与油样接触的瞬间。当探头温度降到200℃,或指定实验所要求的低温值时,关上记录仪和微分器(参见55),将探头从油中移出,按指定的过程(参见527)清洗8结果表示81冷却曲线温度一时间和温度一冷却速度的函数关系如图3所示冷厦℃3在淬火油中冷却的实验探头典型曲线a)温度一时间b)温度一冷却速度82冷却时间根据绘例的温度一时间的函数关系(参见81),按7312所述,用冷端及热电偶校准因子修正,读如下数据探头从浸入温度降到下列温度所用时间a)600℃(精确到0.5s)b)400℃(精确到0.5sc)200℃(精确到1s)83冷却速度根据绘制的冷却速度与温度的函数关系(参见81),按73.12所述,采用冷端和热电偶校准因子修正,读出如下数据:a)最大冷却速度(精确到0.5℃/s):b)发生最大冷却速度时所在温度(精确到o5℃)c)在300℃时的冷却速度(精确到05℃/)测试报告测试报告应包括如下内容:a)淬火油样的完整评定b)参考的标准,如JB/T795|-2004:JBT7951-2004c)结果及所用的表示方法(参见8)d)在测试期间注意到的异常特性e)根据合同和其他要求,与标准程序的差异