焼入れと沸騰

ソース: アレクサンダー S ラトナー、サンジャイ アディカリおよび Mahdi ナビル;機械・原子力工学、ペンシルバニアの州立大学、大学公園、PA 部

急速冷却が続く可能な暖房は、処理アプリケーションの多くの材料の重要な要素です。この熱処理用のプロシージャは、材質の硬度があり、切削工具や摩耗環境で表面に重要なを増やすことができます。急速な冷却段階焼入れをと呼ばれ、しばしば流体バース (頻繁に水またはオイル) の材料を浸すことによって実行されます。熱伝達を焼入れすることができます強制対流 - クーラントを介して材料を急速に移動するアクションを駆動する熱移動プロセスおよび自然対流 - 原因材料の表面近傍の高温流体の低密度により発生します。浮力の循環と熱伝達。高素材温高められた熱伝達効果につながるクーラントは沸騰することができます。ただし、非常に熱い材料が急冷したとき比較的低い熱伝導率クーラント蒸気、悪い熱伝達につながるは覆わすることができます。

この実験では、熱処理小物の代表である温水銅シリンダー冷却熱伝達が測定されます。一時的なサンプル温度プロファイルは焼入れ中に測定して無料対流熱伝達の理論的な結果と比較しました。沸騰現象は、質的も調査されるでしょう。

注: この実験は、加熱炎を使用します。消火器の一方では、実験の近くに可燃性の材料がないことを確認します。火災安全のすべての標準的な注意事項に従ってください。

1. 焼入れのサンプルの作製 (写真、図 1 を参照)

1. 9.53 mm 径の銅棒の小さい長さ (~ 24 mm) カットします。2 つの端の近く棒に中間について 2 つの小さな穴 (直径 1.6 mm) をドリルします。これらの穴は、熱電対の井戸になります。穴と熱電対は比較的小さいが、我々 は全体の熱伝達挙動に最小限の影響があると仮定できます。
2. 2 つの穴に高温の熱電対プローブを貼付するのに高温エポキシ (例えば、JB Kwik) を使用します。熱電対プローブ ・ チップはエポキシ セットとして銅のサンプルの中心に押されていることを確認します。
3. 焼入風呂として水のコンテナーを設定します。挿入 3 分の 1 は、サンプルが急冷される近く風呂に熱電対を参照します。
4. データ集録システムには、3 つの熱電対を接続します。設定ワークシートに

図 2 異なる初期サンプル噴き (T_{0 s}) の写真が掲載されています。T_{s 0} = 150 ° C 蒸気泡フォームやサンプルに接続されている滞在。T_{s 0} = 175 ° C 泡をデタッチし、水に浮かぶ。200 ° c より多くの泡が生成され、高温でさらに増加が観察されます。低嵩流体温度 (~ 22 ° C) のため沸騰危機型イベント (例えば、永続的な蒸気に...

この実験は、焼入れにおける非定常熱伝達のプロセスを示した。材料サンプルの温度は、それは急速に水のお風呂で冷却したように追跡されていた。熱伝達係数と時間の経過とともに温度プロファイルは、自然対流冷却の理論値と比較しました。沸騰現象も論議され高い初期サンプル温度を観察しました。そのような実験と実証モデルからの情報は、理解し、製造、材料の熱処理の熱転送プ?...