一种淬火试样及其设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于检化验领域，具体涉及一种热力模拟试验机所用浑火模拟试样及其设 计方法。
【背景技术】
[0002] 热力模拟试验机可W再现材料多种物理冶金过程，是一种有效的多功能模拟试 验机，在钢铁企业、高校W及科研院所得到广泛地应用。应用该试验机研究材料在高温状 态的组织形态时，通常采用浑火法。目前，热力模拟试验机所用浑火模拟试样通常为圆柱 状，采用的浑火方法主要有两种。一种浑火方法是直接向模拟试样喷水，该方法对选用试 样的规格没有特殊要求，但应用热力模拟试验机实现送种方法会导致一些不良后果。女口， 与模拟试样接触的化子浑裂，给试验后续的清理和设备的维护增大难度等。因此，不易采 用该方法。另一种浑火方法由"一种对压缩试样进行急速水浑的试验方法"（申请号为 201110192682. 7)提出。该方法是在浑火温度下，应用尖嘴谢将模拟试样取出并放入水中 W达到浑火的目的。送种方法选用的试样是通常的圆柱状，也没有提出对试样规格的要求。 该方法虽然解决了对试样直接喷水所导致的不良后果，但没有给出取样过程中试样难于取 下的情况，由于试验的加热是对试样直接通电加热，与试样直接接触的化头为加热电极，送 会导致试样与化头难于分离，发生此现象，就会在取样时温度下降，错过最佳浑火时机，严 重影响试验精度和试验效果。
[0003] 针对加热状态下，试样与化头难于分离的问题，提出一种浑火试样设计方法及其 试样。常规试样截面处处相同，在加热时，试样两端的温度与中必的加热温度相差不大，导 致试样与化头在加热到一定温度时难于脱离，但可W通过改变模拟试样截面，使试样两端 温度与中必温度产生较大差异，可W使试样中必处的温度较高，两端温度较低，送样在低温 下更利于试样与化头的脱离，从而更便于浑火操作。
【发明内容】
[0004] 本发明目的在于提出一种浑火试样设计方法及其试样，通过将试样设计成在其轴 向上截面不相同的方法使试样两端的温度降低，利于试样与化头的脱离，W便后续的快速 浑火操作，提高试验精度。
[0005] 为此，本发明所采取的解决方案是：
[0006] 一种浑火试样，其特征在于，所述浑火试样为两头粗、中间细的"哑铃"形，由中间 段及两端对称的两个端台组成，中间段与端台形状均为圆柱体，中间段长度大于两个端台 的总长度。
[0007] -种浑火试样的设计方法，其具体方法和步骤为：
[000引 1、试样及端台加热温度确定；试样加热温度Δ 了2为900~1100。端台温度Δ Τι 控制在300°C~500°C。
[0009] 2、试样基本尺寸确定；预先确定中间段长度L、直径d及端台长度1。
[0010] 3、计算端台直径D ;根据公式：
，计算出端台截面积Si，式中；μ 1 为端台热量损失系数，取值范围为0. 25~0. 35 ; μ 2为中间段热量损失系数，取值范围为 0. 30~0. 50 ;Si为中间段截面积；S2为端台截面积。
[0011] 根据计算出的端台截面积Si，即可得到端台直径D，进而获得D/d的具体数值，并 据此制作出浑火试样。
[0012] 其设计依据为：
[0013] 由于是直接对试样通电加热，试样的传热特点是轴向的热输入相同。加热时，试样 两端与中部的温度差异可W由热量损失来调整，若热量损失恒定，则可W通过调整试样的 电阻值和质量特征参数来调整。试样加热时温度的升高与试样的电阻值和质量有关，而试 样的电阻值由试样的长度、横截面面积和电阻率决定，试样的质量又由试样的长度、横截面 积和密度决定。利用试样的横截面面积设计试样两端和中间段的温度升高，将试样的两端 设计成截面积大而中间截面积小，W使试样的两端温度低于中间段温度，故将试样设计成 两边粗，中间细的"哑铃状"。由于试样横截面面积大的部分温升小，横截面面积小的部分温 升大，因此合理选择试样中间段与两端横截面积比值即成为试样设计的核必。而试样中间 段与两端横截面积比值的选取，可W根据试样热量的损失W及需要调节试样的两端和中间 温度差值来确定。试样的端部和中间段的热量损失与接触试样的化头、试验机W及试验环 境有关。试样端部温度低，热量损失受热传导和福射两种方式影响，热量损失系数μι通常 在0. 25~0. 35范围；试样的中间段温度高，热量损失W热福射为主，热量损失系数μ2通 常在0.30~0.50范围。
[0014] 本发明的有益效果为：
[0015] 本发明通过将试样设计成为两端粗、中间细的形状，可W使试样在中间加热较高 温度时，端部温度仍然较低，且试样中间与其两端的温度差值可W通过改变试样中间与两 端横截面积的比值来确定，将试样两端的温度降低，在低温状态下，更便于试样的脱离，并 利于后续的快速浑火操作，提高试验精度。
【附图说明】
[0016] 图1是浑火试样主视图；
[0017] 图2是浑火试样左视图。
[001引 图中；端台1、中间段2。
【具体实施方式】
[001引由附图可见，本发明浑火试样为两头粗、中间细的"哑铃"形，由中间段2及两端对 称的两个端台1组成，中间段2与端台1的断面形状均为圆形，且中间段2的长度大于两个 端台1的总长度。
[0020] 下面结合实施例对本发明浑火试样的设计方法作具体说明。
[002U 实施例1 :
[0022] 所设计试样的端台1、中间段2横截面形状均为圆形，试样端部的温度控制在 50(TC。端台1底面直径为D。
[0023] 试样加热到loocrc，保温3分钟，然后进行浑火试验。端台1温度为50(TC时，试 样容易脱离。中间段2长度L为6mm、直径d为6mm ;端台1总长度1为2mm，μ 1 = 0. 35， μ 2 = 0. 50,根据公??
计算得，D/d = 1. 27,则；D = 7. 62mm。
[0024] 实施例2 :
[0025] 所设计试样的端台1、中间段2横截面形状均为圆形，试样端部的温度控制在 30(TC。端台1底面直径为D。
[0026] 试样加热到90(TC，保温3分钟，然后进行浑火试验。端台1温度为30(TC时，试样 容易脱离。中间段2长度L为15mm、直径d为10mm ;端台1总长度1为5mm，μ 1 = 0. 25， μ 2 = 0. 30,根据公式
计算得，D/d = 1. 34,则；D = 13. 4mm。
[0027] 实施例3 :
[0028] 所设计试样的端台1、中间段2横截面形状均为圆形，试样端部的温度控制在 50(TC。端台1底面直径为D。
[0029] 试样加热到90(TC，保温3分钟，然后进行浑火试验。端台1温度为50(TC时，试样 容易脱离。中间段2长度L为6mm、直径d为6mm ;端台1总长度1为2mm，μ 1 = 0. 35, μ 2 =0. 45,根据公式
计算得，D/d = 1. 18,则；D = 7. 1mm。
【主权项】
1. 一种淬火试样，其特征在于，所述淬火试样为两头粗、中间细的"哑铃"形，由中间段 及两端对称的两个端台组成，中间段与端台形状均为圆柱体，中间段长度大于两个端台的 总长度。2. -种如权利要求1所述淬火试样的设计方法，其特征在于，具体方法和步骤为： (1) 试样及端台加热温度确定：试样加热温度Λ T2为900~IKKTC，端台温度Λ T1控 制在 300°C~500°C ; (2) 试样基本尺寸确定：预先确定中间段长度L、直径d及端台长度1 ; (3) 计算端台直径D :根据公式：计算出端台截面积S1，式中 为端台热量损失系数，取值范围为〇. 25~0. 35 ; μ 2为中间段热量损失系数，取值范围为 0. 30~0. 50 J1为中间段截面积；S2为端台截面积； 根据计算出的端台截面积S1，即可得到端台直径D，进而获得D/d的具体数值，并据此 制作出淬火试样。
【专利摘要】一种淬火试样及其设计方法，所述淬火试样为两头粗、中间细的“哑铃”形，由中间段及两端对称的两个端台组成，中间段与端台形状均为圆柱体，中间段长度大于两个端台的总长度。设计试样加热温度△T2为900～1100℃，端台温度△T1控制在300℃～500℃。确定中间段长度L、直径d及端台长度l。根据公式计算出端台截面积S1，即可得到端台直径D，并据此制作出淬火试样。本发明可以使试样在中间加热较高温度时，端部温度仍然较低，且试样中间与其两端的温度差值可以通过改变中间与两端横截面积的比值来确定，从而更便于试样的脱离，有利于后续的快速淬火操作，提高试验精度。
【IPC分类】G01N25/00
【公开号】CN105486710
【申请号】CN201410479491
【发明人】赵宝纯, 李桂艳, 刘凤莲, 赵坦, 李广龙, 黄磊, 王晓峰
【申请人】鞍钢股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月19日