[发明专利]铝合金淬透性的端面淬火测试装置及方法

说明书

本发明提供一种铝合金淬透性的端面淬火测试装置及方法。该装置包括：固定架；试样支架；端面淬火单元，具有喷水支架、喷水嘴以及水箱；硬度测量单元，用于检测试样棒上的多个硬度测量位置处的硬度信号；温度测量单元，用于检测试样棒上的多个温度测量位置处的温度信号；数据采集卡，用于接收硬度信号以及温度信号；以及数据分析单元，用于对硬度信号以及温度信号进行分析并得到试样棒的硬度与距离的关系曲线、冷却速度与距离的关系曲线、硬度与冷却速度的关系曲线以及与最大硬度值的90％对应的位置至淬火端的距离，该距离即为淬透深度；试样棒呈竖向设置，固定端与试样支架连接，淬火端上设置有圆柱形凹槽，喷水嘴的中轴线与凹槽的中轴线相重合。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种铝合金淬透性的端面淬火测试装置及方法。

背景技术

铝合金作为航空工业和汽车工业中广泛使用的结构材料，时效后具有较高的强度。为了获得最佳的时效强化效果，材料固溶后必须快速淬火。然而，随着厚度的增加，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，铝合金厚截面材料的淬透性问题引起了人们广泛的关注。

铝合金淬火是使高温状态以急冷方式将过饱和状态固定到室温，其目的是使淬火组织中保留大量空位和过饱和固溶体，为时效析出提供热力学与动力学条件。高强铝合金固溶产生的过饱和状态极不稳定，在淬火冷却过程中很难避免其向平衡态转换，结果使高强铝合金材料时效后的性能下降或不稳定。

铝合金材料的淬透性是针对铝合金厚截面材料和构件固溶-淬火-时效后的组织性能不均匀性问题而提出的，并且随着对铝合金厚板不断提出的提升综合性能和增加板厚的强烈需求而愈加突出。末端淬火方法是研究时效强化铝合金厚截面材料淬透性的有效途径。

目前，铝合金淬透性研究大多数都直接采用钢的端淬-硬度法，并以钢的淬透性衡量指标作为铝合金淬透性的衡量标准，一般通过依据国家标准GB/T225-1988《钢的淬透性末端淬火试验方法》的末端淬火试验的方法获得。

铝合金与钢铁淬火都是从高温快速降到室温，从形式讲具有相似之处，但两类材料淬火前的加热温度几乎相差一倍，一般7000系和2000系铝合金的固溶温度都小于500℃，两类材料的热力学参数他相差甚远，具有完全不同的传热学特性，因此，钢的淬透性末端淬火试验方法不适用铝合金材料。

虽然有少量文献报道中涉及了铝合金的淬透性，但由于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，目前国内外还没有像钢铁材料那样建立起一套公认的铝合金淬透性分析测试方法。以往此类试验在测定铝合金的淬透性时，由于试验设备比较简陋，试验结果受水压、水流高度及水温波动的影响较大，难以精确满足试验要求。因此，应用于铝合金淬透性研究的端淬-硬度试验法试验的喷水口直径、喷水高度、试样尺寸等目前还没有统一的标准，有必要建立一套合理公认的铝合金淬透性的测试装置和测试方法。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种结构简单、操作使用方便、能有效提高铝合金材料淬透性准确性的铝合金淬透性的端面淬火测试装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：