一种测定铝合金淬透性的淬火装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种测定铝合金淬透性的淬火装置和方法，包括两个试样件、U型管、底座和固定架，固定架安装在底座上，两个试样件间隔布置并垂直安装在固定架上，在试样件的底部开设凹槽，U型管在试样件下方并安装在固定架上，在U型管顶部安装喷嘴，在U型管底部设有入水口，水从入水口进入U型管后从喷嘴喷射到凹槽，试样件的中轴线与喷嘴的中心重合。本发明专利技术有益效果是获得很宽的冷却速率范围，并且一次性淬火测定与端淬面不同距离的硬度值以及与端淬面不同距离的冷却速率，建立了端淬距离与冷却速度和硬度的关系,从而可以准确地评价铝合金的淬透性。

Quenching device and method for measuring hardenability of aluminum alloy

The invention discloses a quenching device and a method for determining the hardenability of aluminum alloy, including two sample pieces, U-tube, base and fixing frame, fixing frame mounted on the base, two sample pieces arranged at intervals and vertically mounted on the fixing frame, grooving at the bottom of the sample piece, U-tube mounted under the sample piece and fixing. On the rack, a nozzle is installed at the top of the U-tube, and a water inlet is arranged at the bottom of the U-tube. After water enters the U-tube from the water inlet, it is sprayed from the nozzle to the groove. The central axis of the sample piece coincides with the center of the nozzle. The invention has the beneficial effect of obtaining a wide range of cooling rate, measuring the hardness value at different distances from the end-quenched surface by one-off quenching and the cooling rate at different distances from the end-quenched surface, establishing the relationship between the end-quenched distance and the cooling rate and hardness, so as to accurately evaluate the hardenability of aluminum alloy.

【技术实现步骤摘要】
一种测定铝合金淬透性的淬火装置和方法
：本专利技术涉及一种金属材料性能测试的
，具体地说，特别涉及到一种测定铝合金淬透性的淬火装置和方法
技术介绍
：随着航空、航天及汽车工业的发展，由于铝合金密度小、比强度高，具有良好的加工性能，铝合金的应用日益广泛。铝及铝合金是现代工业各领域发展必不可少的关键结构材料。尽管铝合金得到广泛使用，但随着现代工业和科学技术的飞速发展，人们对铝合金的性能要求越来越高，近年来，飞机结构件向着大型化及整体化的方向发展，对大截面的铝合金厚板及锻件提出了迫切需求。热处理是铝合金获得高性能主要的强化手段，淬火是使其获得高强度、低应力的最为关键的工艺环节。但合金在淬火过程中，由于受转移时间及淬火冷却速率等因素的影响，会造成在冷却过程中淬火析出相的不均匀形核长大，其消耗了合金中大量溶质原子，使得在后续时效过程中合金时效强化析出相的数量减少，导致合金力学性能不同程度的下降，合金表现出一定的低淬透性；或由于控制残余应力的需要，材料中心部分的淬火速率往往达不到所需的临界冷却速率，性能下降，出现淬不透的现象。因此，铝合金大型构件的淬透性问题引起了人们广泛的关注。铝合金的淬透性是指淬火时获得过饱和固溶体的能力。由于生成的过饱和固溶体在时效时会析出弥散的第二相，起到了强化的效果，铝合金淬透性大小对淬火后合金的强度、硬度和残余应力分布以及合金的综合性能有很大的影响。因此，可以用淬透层深度体现淬透性的高低。淬透层深度是指淬火和时效后工件淬火表面到硬度明显下降(降幅在10％以内)处所对应的距离。目前公开的文献资料中还没有一套完整的评价铝合金材料和构件淬透性的方法，铝合金淬透性的测定及其实验方法源于钢的端淬一硬度试验法。钢的端淬一硬度试验法理论上只需用一个钢材试样就可以直观地获得特定材料在某种淬火冷却条件下的淬透层深度。样品固溶处理后立即放置到淬火装置上实施淬火，试样冷却后，从试样末端起每隔一定距离测量一次硬度，即可得到硬度与端淬面至末端距离的关系曲线。各种钢的淬透性曲线可在《合金钢手册》中查到，其理论及试验方法标准都已经比较成熟铝合金淬火后保留的是过饱和状态，其过饱和程度很难用金相显微镜进行观察和测试。国内外对铝合金淬透性的详细报道比较少，目前公开的文献资料中还没有一套完整的测定方法，评价铝合金材料和构件淬透性的方法大都参考钢的端淬一硬度试验法。但由于钢和铝合金材质不同，用钢的端淬一硬度试验法测定铝合金淬透性有一定局限性。现有的铝合金测定方法必需两个样品连续做两次端淬实验，一个测定端淬距离与淬透性关系曲线，另一个测定端淬距离与冷却速率间的关系曲线，由于两次端淬实验存在淬火转移时间和喷水流量的误差，所以前一个试样测定的硬度对应于后一个试样离淬火端相同距离的冷却速率有误差，获得的实验结果准确性差，另外要连续做两次端淬实验，造成实验时间的延长和实验材料的损耗，不同作者采用的分析测试方法有差异，得出的参数可比性差，所以有必要建立一套合理公认的铝合金淬透性分析测试方法。因此，有必要进一步开展铝合金淬透性的研究，建立合理的试验方法，准确的评定材料的淬透性高低。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种测定铝合金淬透性的淬火装置和方法，通过在有限的试样长度内获得很宽的冷却速度范围同时对两个铝合金试样进行淬火，建立端淬距离与冷却速度和硬度的关系,从而快速准确地测定出铝合金的淬透性。所解决的技术问题可以采用以下具体的技术方案来实现：一种测定铝合金淬透性的淬火装置，包括两个试样件、U型水管、底座和固定架，固定架安装在底座上，两个试样件间隔布置并垂直安装在固定架上，在试样件的底部开设凹槽，U型管在试样件下方并安装在固定架上，在U型管顶部安装喷嘴，在U型管底部设有入水口，水从入水口进入U型管后从喷嘴喷射到凹槽，试样件的中轴线与喷嘴的中心重合。在一个实施例中，在试样件和固定架之间安装耐火保温材料。在一个实施例中，U型管在固定架的上下位置可调整。在一个实施例中，所述凹槽为圆形凹槽。一种测定铝合金淬透性的方法，其特征在于所述测定方法包括如下步骤：S1)将铝合金制成有一定长宽厚的第一、第二试样件，每个试样件长度方向的一个端面上制作凹槽；沿第二试样件的长度方向打孔并安装热电偶，热电偶引出线和温度记录设备相连，记录淬火过程中温度变化；S2)将两个试样件放入加热炉加热至淬火温度进行固溶处理，保温一段时间后，试样件垂直安装在固定架上并间隔布置，在每个试样件的底部开设凹槽，U型管在试样件下方并安装在固定架上，在U型管顶部的开口端安装喷嘴，在U型管底部设有入水口，水从入水口进入U型管后从喷嘴喷射到凹槽，试样件的凹槽中轴线与喷嘴的中心重合；S3)经一段时间冷却，将第一试样件从固定支架上取出进行人工时效处理，将第一试样件从中间分为两段，第一段沿长度方向每隔一定距离作为测试区域，取测试区域上若干个测试硬度的平均值作为该测试区域的平均硬度，并形成与端淬距离的关系曲线，第二段做微组织观察；S4)取S3步骤中所测的最大硬度值90％的测量点到端淬面距离作为第一试样件的淬透层深度；S5)取第二试样件，测得若干个位置的冷却曲线，产生冷却速率，再产生冷却速率与端淬距离的关系曲线；S6)产生了S3步骤中的平均硬度与S5步骤中的冷却速率之间的关系曲线；S7)根据S3步骤中的淬透层深度及S4、S5步骤中的两组关系曲线来评定该铝合金材料的淬透性高低。与现有技术相比，本专利技术的主要有益效果是：本专利技术可以有效地评定铝合金的淬透性，获得很宽的冷却速率范围，并且一次性淬火测定与端淬面不同距离的硬度值以及与端淬面不同距离的冷却速率，建立了端淬距离与冷却速度和硬度的关系,从而可以准确地评价铝合金的淬透性。试样件的传热方式单一，为单面热传导，其它表面传热量很小，可视为绝热边界，使用方法简单,操作简便,做铝合金淬透性实验重现性好，节省了实验的时间，有效的降低了实验成本。附图说明：本专利技术上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：图1揭示了本专利技术一实施例中测定铝合金淬透性的淬火装置的示意图；图2揭示了本专利技术一实施例中试样件的局部安装示意图；图3揭示了本专利技术一实施例中硬度与端淬距离的关系曲线图；图4揭示了本专利技术一实施例中冷却曲线图；图5揭示了本专利技术一实施例中冷却速率与端淬距离的关系曲线图；图6揭示了本专利技术一实施例中硬度与冷却速率的关系曲线；图7-图8揭示了本专利技术一实施例中测定铝合金淬透性方法的流程示意图。具体实施方式：参考图1，图1揭示了本专利技术一实施例中测定铝合金淬透性的淬火装置的示意图；在本实施例中的一种测定铝合金淬透性的淬火装置，包括两个试样件3、U型管4、底座1和固定架2，固定架2安装在底座1上，两个试样件3间隔布置并垂直安装在固定架2上，在试样件3的底部开设凹槽31，U型管4在试样件3下方并安装在固定架上2，在U型管4的顶部安装喷嘴7，在U型管4的底部设有入水口5，水从入水口5进入U型管4后从喷嘴7喷射到凹槽31，试样件2的中轴线与喷嘴7的中心重合。进一步地，在试样件3和固定架2之间安装耐火保温材料。进一步地，U型管4在固定架2的上下位置可调整。进一步地，，所述凹槽31为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测定铝合金淬透性的淬火装置，其特征在于，包括两个试样件、U型管、底座和固定架，固定架安装在底座上，两个试样件间隔布置并垂直安装在固定架上，在试样件的底部开设凹槽，U型管在试样件下方并安装在固定架上，在U型管顶部安装喷嘴，在U型管底部设有入水口，水从入水口进入U型管后从喷嘴喷射到凹槽，试样件的中轴线与喷嘴的中心重合。

【技术特征摘要】
1.一种测定铝合金淬透性的淬火装置，其特征在于，包括两个试样件、U型管、底座和固定架，固定架安装在底座上，两个试样件间隔布置并垂直安装在固定架上，在试样件的底部开设凹槽，U型管在试样件下方并安装在固定架上，在U型管顶部安装喷嘴，在U型管底部设有入水口，水从入水口进入U型管后从喷嘴喷射到凹槽，试样件的中轴线与喷嘴的中心重合。2.如权利要求1所述的的淬火装置，其特征在于，在试样件和固定架之间安装耐火保温材料。3.如权利要求2所述的的淬火装置，其特征在于，U型管在固定架的上下位置可调整。4.如权利要求3所述的的淬火装置，其特征在于，所述凹槽为圆形凹槽。5.一种测定铝合金淬透性的方法，其特征在于所述测定方法包括如下步骤：S1)将铝合金制成有一定长宽厚的第一、第二试样件，每个试样件长度方向的一个端面上制作凹槽；沿第二试样件的长度方向打孔并安装热电偶，热电偶引出线和温度记录设备相连，记录淬火过程中温度变化；S2)将两个试样件放入加热炉加热至淬火温度进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙会，沈忱，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：上海,31