CN107447090A - 非均匀工件均衡热处理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非均匀工件均衡热处理的方法，该方法包括以下步骤：1)在非均匀壁厚工件热处理加热步骤中采用强制加热工件的最厚大部位，其余部位不加热或保持外表面绝热，形成厚大部位向薄壁部位的传热通道；2)将步骤1)加热后的工件在热处理炉中进行短暂保温，保温时间为：0.2d小时，其中d为工件的最厚大壁厚，单位为mm；3)保温步骤后，将工件厚大部位首先进行强制冷却，其余部位不强制冷却，形成厚大部位向薄壁部位的冷却通道；直到使工件快速冷却到设定温度。本方法可实现热处理过程中对工件进行均衡加热和冷却，减小工件厚薄部位的温差，实现工件厚薄部位的组织和性能的一致性。

Description

非均匀工件均衡热处理的方法

技术领域

本发明属于热处理技术领域，特别涉及一种实现非均匀工件均衡热处理的方法。

背景技术

热处理是提高工件性能的重要手段和常用手段。但由于工件在结构上往往厚薄不一，在热处理过程中厚大部位和薄壁部位的温差较大，易引起工件的热处理程度不同，组织和性能不均匀，甚至厚大部位达不到热处理要求，此外还容易导致工件内部产生大的应力、变形乃至裂纹。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供非均匀工件均衡热处理的方法，在热处理加热时对工件的厚大部位(如工件的残留冒口根)进行强制加热，形成厚大部位向薄壁部位的传热通道实现工件均匀加热的条件；在热处理淬火时对工件的厚大部位进行强制冷却，形成厚大部位向薄壁部位的冷却通道，从而实现工件均匀冷却。该方法可以减小工件在整个热处理过程中厚薄部位的温度差，提高工件各处的加热或冷却速度和温度的均匀性，有助于实现工件厚薄部位的组织和性能的一致性，同时降低工件的应力、变形程度，降低裂纹倾向。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：非均匀工件均衡热处理的方法，包括以下步骤：

1)、在非均匀壁厚工件热处理加热过程中，对工件的最厚大部位(如铸造工件的残留冒口根)施加强制热流输入进行强制加热，其余部位不加热或保持外表面绝热，形成厚大部位向薄壁部位的传热通道，热量通过被强制加热的最厚大部位传到薄壁部位，从而实现薄壁部位的加热，实现工件整体的加热，最终使工件整体升温至热处理工艺规定要求的保温温度±25℃，最厚大部位和最薄壁部位温差≤50℃。当工件厚薄比(最厚大壁厚/最薄壁厚)≥5时，工件的其余部位表面要覆盖保温材料进行绝热。强制加热时测量工件最厚大部位和与其相距最远的薄壁位置的温度，通过工件整体的温度均匀性调节强制加热功率，工件整体温差大时，采用大的加热功率，工件整体温差小时，采用小的加热功率。在工件强制加热中可以采用感应加热外，也可以采用电阻加热、红外加热等方法。可以采用间歇式强制加热以进一步提高工件的温度均匀性。所述非均匀壁厚工件的最厚大部位为被薄壁部位隔开的最厚大的部位，个数≥1。

2)、将加热后的工件在热处理工艺要求的保温温度下在热处理炉中进行短暂保温，保温时间为：0.2～1d小时，其中d为工件的最厚大壁厚，单位为mm。

3)、保温结束后，将工件取出，将其厚大部位首先进行强制冷却，其余部位不冷却，如先将工件最厚大部位浸入液态介质中冷却或喷水雾冷却或强制风冷，形成厚大部位向薄壁部位的冷却通道，热量从薄壁部位通过被强制冷却的最厚大部位传出，从而实现薄壁部位的冷却，实现工件整体的冷却，直到使工件快速冷却到设定温度。同时测量工件最厚大部位与其相距最远的薄壁位置的温度及其冷却速度，通过调节强制冷却强度实现工件整体冷却速度满足正火或回火热处理的要求，如调整进入液态冷却介质的深度，选择不同的冷却介质，或采用强制喷水雾冷却或强制风冷等。可以采用间歇式强制冷却以进一步提高工件的温度均匀性。

本发明使不均匀壁厚工件在热处理加热阶段中主要通过最厚大部位的局部加热方式替代传统热处理的整体加热方式，该新方式实现工件最厚大部位快速升温，通过厚大部位向薄壁部位热传导实现薄壁部位的加热，从而实现工件的均衡加热，在冷却阶段主要通过最厚大部位的局部强制冷却方式替代传统热处理的整体冷却方式，通过薄壁部位向厚大部位热传导实现薄壁的冷却，从而实现工件的均衡快速冷却，该新方式减小热处理加热和冷却两个阶段的工件厚薄部位的温差，实现工件厚薄部位的组织和性能的一致性，同时有助于降低工件的应力、变形程度，降低裂纹倾向。

附图说明

图1是本发明工件热处理加热时的方法示意图

1-非均匀壁厚工件，2-最厚大部位，3-最厚大部位表面强制加热热流量，4-最厚大部位表面强制加热时内部热流量

图2是本发明工件正火或回火冷却时其强制冷却的方法示意图

5-最厚大部位表面强制冷却热流量，6-最厚大部位表面强制冷却时内部热流量，7-液态介质槽

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

非均匀壁厚工件均衡热处理的方法，包括以下步骤：

1)、参照图1，在非均匀壁厚工件热处理加热时，对工件1的厚大部位2施加强制热流输入3进行强制加热(利用高频感应加热线圈或电阻加热、红外加热设备)，其余部位不加热或保持外表面绝热，工件内部形成自厚向薄的热流量4，从而实现薄壁部位的加热，实现工件整体的加热，最终使工件整体升温至热处理工艺规定要求的保温温度±25℃，最厚大部位和最薄壁部位温差≤50℃。当工件厚薄比(最厚大壁厚/最薄壁厚)≥5时，工件的其余部位表面要覆盖保温材料进行绝热。强制加热时测量工件最厚大部位和与其相距最远的薄壁位置的温度，通过工件整体的温度均匀性调节加热功率，工件整体温差大时，采用大的加热功率，工件整体温差小时，采用小的加热功率。

2)、将工件1在热处理工艺要求的保温温度下在热处理炉中进行短暂保温，保温时间为：0.2～1d小时，其中d为最厚大壁厚，单位为mm。

3)、参照图2，保温结束后，将工件1取出，对其厚大部位2首先进行强制冷却，表面产生强制冷却热流量5，工件内部形成从薄壁向厚大部位的内部热流量6，如先将工件最厚大部位浸入液态介质槽7中的液态介质中冷却。从而实现薄壁部位的冷却，实现工件整体的冷却，直到使工件快速冷却到设定温度。同时测量工件最厚大部位与其相距最远的薄壁位置的温度及其冷却速度，通过调节强制冷却强度实现工件整体冷却速度满足正火或回火热处理的要求，如调整进入液态冷却介质的深度，选择不同的冷却介质，或采用强制喷水雾冷却或强制风冷等。本发明适用均匀壁厚工件的正火和回火热处理等。

上述内容对本发明的技术方案进行了详细说明。显然，本发明并不局限于所述内容。熟悉本技术领域的人员可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或相类似的变化都属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种非均匀壁厚工件均衡热处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在非均匀壁厚工件热处理加热步骤中采用强制加热工件的最厚大部位，其余部位不加热或保持外表面绝热，形成厚大部位向薄壁部位的传热通道，热量通过被强制加热的最厚大部位传到薄壁部位，从而实现薄壁部位的加热，实现工件整体的加热，最终使工件整体升温至热处理工艺规定要求的保温温度±25℃，最厚大部位和最薄壁部位温差≤50℃；

2)将步骤1)加热后的工件在热处理工艺要求的保温温度下在热处理炉中进行短暂保温，保温时间为：0.2～1d小时，其中d为工件的最厚大壁厚，单位为mm；

3)保温步骤后，将工件厚大部位首先进行强制冷却，其余部位不强制冷却，形成厚大部位向薄壁部位的冷却通道，热量从薄壁部位通过被强制冷却的最厚大部位传出，从而实现薄壁部位的冷却，实现工件整体的冷却，直到使工件快速冷却到设定温度。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤1)中所述非均匀壁厚工件的最厚大部位为被薄壁部位隔开的最厚大的部位，个数≥1。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤1)中当所述工件厚薄比≥5时，在工件的非加热部位覆盖保温材料进行绝热。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤1)所述加热采用感应加热，电阻加热或红外加热方法。

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤3)所述强制冷却是淬入液态介质中冷却或喷水雾冷却或强制风冷，从而使整个工件的冷却满足正火或回火的要求。

6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，在非均匀工件均衡热处理的过程中采用热电偶监测工件表面温度，从而控制步骤1)的加热强度和步骤3)的冷却强度。

7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，在非均匀工件均衡热处理的过程中，步骤1)和步骤3)采用间歇式强制加热和间歇式强制冷却以进一步提高工件的温度均匀性。