本发明涉及一种液氮喷射实验用装置，特别是一种简便提高淬火速度的双喷头液氮喷射实验用装置。
背景技术：
随着材料科学与工程技术的不断发展，大量的科技工作者致力于探索材料的微观结构对材料力学性能的影响规律研究。对于广泛使用的马氏体钢，其微观组织结构较为复杂，并且微观结构的尺度及形貌对马氏体钢的力学性能具有显著的影响。为了探索马氏体组织对马氏体钢力学性能的影响，目前普遍采用的方法是通过改变热处理工艺参数来调节马氏体组织的形貌和微观尺寸，对具有不同微观结构的马氏体材料进行力学性能测试，从而获得马氏体组织与力学性能之间的响应关系。为了获得细小的马氏体组织，需要提高马氏体淬火中的冷却速度，众所周知，液氮冷却速率相当高，但如果将试样直接浸在液氮中，由于液氮挥发致使试样表面会形成氮气膜，氮气膜屏蔽了热量的交换，极大的不利于提高冷速，因此，为了改善液氮对淬火试样的热交换并尽可能提高冷却速率，需要设计出一种可靠的试验装置，在获得极快冷却速度的情况下，同时保证试样在冷却过程中的冷却均匀性的实验用装置。
技术实现要素：
本发明的目的在于，一种简便提高淬火速度的双喷头液氮喷射实验用装置。该装置在获得极快冷却速度的情况下，同时保证试样在冷却过程中的冷却均匀性。
本发明的技术方案：一种简便提高淬火速度的双喷头液氮喷射实验用装置，包括有液氮供应源，液氮供应源经液氮输送管与液氮喷头连接，液氮喷头左右对称地设置在液氮喷射工作室的左右侧壁上，液氮喷射工作室内设有试样夹持装置和感应加热装置。
前述的简便提高淬火速度的双喷头液氮喷射实验用装置，所述试样夹持装置包括有设置在液氮喷射工作室顶部上的凹槽，凹槽中卡入有凸模滑块，凸模滑块连接有l形棒，l形棒头端连接有试样。
前述的简便提高淬火速度的双喷头液氮喷射实验用装置，所述试样尾部连接有热电偶。
前述的简便提高淬火速度的双喷头液氮喷射实验用装置，所述感应加热装置为设置在液氮喷射工作室内的感应线圈，沿着凹槽推动凸模滑块可将试样推入至感应线圈中。
前述的简便提高淬火速度的双喷头液氮喷射实验用装置，所述液氮供应源为高压液氮罐，高压液氮罐上设有流量控制单元，流量控制单元包括流量计、气压表和气压阀。
前述的简便提高淬火速度的双喷头液氮喷射实验用装置，所述液氮喷射工作室的左右侧壁上各斜向下设置有1个圆孔，液氮喷头从圆孔中伸入至液氮喷射工作室内。
前述的简便提高淬火速度的双喷头液氮喷射实验用装置，所述圆孔中设有万向接头，万向接头两端分别连接液氮输送管与液氮喷头。
前述的简便提高淬火速度的双喷头液氮喷射实验用装置，所述万向接头上连接有驱动电机。
前述的简便提高淬火速度的双喷头液氮喷射实验用装置，所述圆孔为斜向下45°设置。
前述的简便提高淬火速度的双喷头液氮喷射实验用装置，所述液氮喷射工作室为半封闭结构。
本发明的有益效果：与现有技术相比，为了实现采用液氮进行快速淬火，本发明提供了一种简便提高淬火速度的双喷头液氮喷射实验用装置，该装置采用高压液氮喷射的方法，高压装置不仅能够提高液氮在高温淬火试样表面的流动，同时高的压力可以致使高温淬火试样表面的蒸气膜破裂，促进热量在试样表面的交换。由于喷射有效面积受到喷头的直径尺寸影响，为了保证液氮准确喷射到试样表面，本发明的装置中对关键组件如感应加热装置、液氮供应源、流量控制单元、液氮输送管、液氮喷射工作室、试样夹持装置以及测温热电偶进行巧妙设计以及合理的布局，相应能够对液氮流速、流量、冷速测量以及喷射均匀性等多个方面进行精确控制，同时能够解决测量冷却速度、淬火冷却速度不够，均匀性不好等问题。
附图说明
附图1为本发明的总体结构示意图；
附图2为试样夹持装置的结构示意图；
附图3为液氮喷射工作室的结构示意图；
附图标记：1-液氮供应源，2-液氮输送管，3-液氮喷头，4-液氮喷射工作室，5-凹槽，6-凸模滑块，7-l形棒，8-试样，9-热电偶，10-感应线圈。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
本发明的实施例：一种简便提高淬火速度的双喷头液氮喷射实验用装置，如附图1-3所示，包括有液氮供应源1，液氮供应源1经液氮输送管2与液氮喷头3连接，液氮喷头3左右对称地设置在液氮喷射工作室4的左右侧壁上，液氮喷射工作室4内设有试样夹持装置和感应加热装置。
使用过程中，液氮供应源1用于将低温液氮可控地予以输出；液氮输送管2在保持液氮不予以气化的前提下将液氮经液氮喷头3输送至液氮喷射工作室4内部，而感应加热装置可以快速的加热需要淬火的试样，能减少试样的表层氧化和脱碳。感应加热装置通电可将试样加热至奥氏体化温度以上，保温一段时间后，通过试样夹持装置将试样推送至固定位置进行淬火时，感应加热装置供电回路断开，感应加热装置停止工作。淬火后的试样可通过试样夹持装置将试样推入到液氮喷射工作室4中，并固定在液氮喷头3处进行快速的淬火。
所述试样夹持装置包括有设置在液氮喷射工作室4顶部上的凹槽5，凹槽5中卡入有凸模滑块6，凸模滑块6连接有l形棒7，l形棒7头端为u型槽，u型槽中放置加热试样，l形棒7和加热试样在u型槽中依靠垫片和螺栓连接，并固定。使用过程中，通过外力作用在凸模滑块6上，即可使得凸模滑块6沿着凹槽5来回移动，从而带动与凸模滑块6连接的l形棒7一起移动，并带动试样处于不同的位置。向内可是试样处于感应加热装置的加热区域，向外移动可使得试样处于液氮喷头3的喷射区域。从而快速地实现加热和淬火的转换。
所述试样8尾部连接有热电偶9，对试样的温度进行瞬时测量。在淬火的过程中测试试样的冷却速度。
所述感应加热装置为设置在液氮喷射工作室4内的感应线圈10，沿着凹槽5推动凸模滑块6可将试样8推入至感应线圈10中，由于试样处于感应线圈10内部，加热过程中即可保证试样的每个部位的温度都能够达到所需温度，保证各部位温度均匀。
所述液氮供应源1为高压液氮罐，高压液氮罐上设有流量控制单元，流量控制单元包括流量计、气压表和气压阀。液氮供应源1整体呈高压密封液氮罐的形式，包括储存液氮的罐体，设置在罐体出口处用于调节液氮输出量的控制阀门，气压阀以及显示罐体内部剩余液氮量的显示器件。作为其中的关键构件，控制阀门要求能够精确控制所提供的低温液氮的流量，因为这直接影响到淬火过程中的冷速问题；气压阀适时控制液氮罐体内的气压问题，当罐内液体气压过高，气压阀会自动打开进行降压处理，保证罐内的气压维持在一定值。通过流量计对液氮流量进行适时监控。
所述液氮喷射工作室4的左右侧壁上各斜向下设置有1个圆孔，液氮喷头3从圆孔中伸入至液氮喷射工作室4内。所述圆孔中设有万向接头，万向接头两端分别连接液氮输送管2与液氮喷头3。所述万向接头上连接有驱动电机。所述圆孔为斜向下45°设置。所述液氮喷射工作室4为半封闭结构。万向接头用于固定液氮输送管且保证液氮能均匀地喷射在加热试样上，液氮喷射工作室4的挡板结构，可阻挡喷射出的液氮飞溅冻伤他人，起到保护性的作用，该设置能使液氮喷头3在喷射过程中不产生摆动与脱落等，在精确定位喷射位置时防止不必要的安全事故。半封闭式的液氮喷射工作室4能有效保证液氮喷射时的飞溅范围，同时不会致使液氨在工作腔内堵塞。
本发明的简便提高淬火速度的双喷头液氮喷射实验用装置中，其中感应加热装置用于将需要淬火的试样加热至奥氏体化温度以上；液氮供应源1用于将低温液氮可控地予以输出；液氮供应源1上的流量单元用于控制液氮喷射的速度和流量；液氮输送管2在保持液氮不予以气化的前提下将液氮经液氮喷头3输送至液氮喷射工作室4内，液氮喷射工作室4包括了半封闭工作腔体，工作腔为半封闭的金属盒子，盒子左右两侧开有两个斜向下一定角度的圆孔，圆孔用于放置液氮输送管2，圆孔中的万向接头可以精确地控制液氮喷射位置，保证液氮能够均匀地喷射至加热后试样表面。液氮喷射过程在半封闭工作腔体内完成，半封闭式的工作腔能有效保证液氮喷射时的飞溅范围，同时不会致使液氨在工作腔内堵塞。液氨喷射时，通过液氮供应源1上的流量控制单元，能够自由的调节液氮的喷射速度和喷射流量，保证液氮蒸气膜的破裂和热量与空气的快速交换，实现低温液氮在试样8上的均匀冷却作用，实现马氏体淬火的目的。试样夹持装置能够快速的将加热后的试样放置在液氮喷头3位置并进行固定。为了测试淬火冷却速度，本装置采用将热电偶9焊接在试样8尾部的方法进行测量温度测量，从而测量获得淬火冷却速度。通过本发明的装置，能够实现快速加热、调控液氮喷射速度、精确测量淬火冷却速度、精确定位淬火试样并实现淬火超冷速的目的，为获得高冷速条件下的马氏体组织提供了安全可靠的实验装置。