CN111424139A - 一种合金结构钢交替冷却的淬火方法 - Google Patents

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石晨敏
刘芳
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Abstract

本发明公开了一种合金结构钢交替冷却的淬火方法，包括以下步骤：S1：根据合金结构钢件材料性能检测部位和具体的要求，预测获得要求部位的组织结构；S2：合金结构钢件材料通过过冷奥氏体等温冷却转变曲线来获得该组织的达到某一温度的最长冷却时间或最小冷却速率；S3：将及经过表面加热完全奥氏体化的合金结构钢件材料快速放入猝火池一加速冷却；S4：入猝火池一中冷却后吊出，接着快速放入到猝火池二中；S5：入猝火池二中冷却后吊出；S6：将上述合金结构钢件材料入猝火池一中后吊出，接着快速放入到猝火池二中；S7：入猝火池二中冷却后吊出。该合金结构钢交替冷却的淬火方法实现了合金钢件在避免开裂的前提下获得要求的强度和韧性的目标。

Description

一种合金结构钢交替冷却的淬火方法
技术领域
本发明属于合金结构钢热处理技术领域，具体涉及一种合金结构钢交替冷却的淬火方法。
背景技术
淬火回火是一种传统的工艺，它将合金钢件加热到奥氏体区，然后淬火冷却至室温以获得马氏体组织，随后在合适的温度进行回火以获得回火马氏体体组织。对于合金钢淬火一般采用油作为淬火介质，目的是避免开裂，存在的问题是油淬的力学性能远低于水淬，同时油淬存在油烟污染和发生火灾的危险。因此，合金钢件水淬是未来的发展方向，水淬工艺推广的前提是解决水淬开裂的问题。
经对现有技术文献检索发现，陈乃录、左训伟、徐骏、张伟民.数字化控时淬火冷却工艺及设备的研究与应用.金属热处理，2009，34(3):37-42文章提出水-空交替控时淬火冷却工艺。具体方法是将淬火冷却分三个阶段进行：第一阶段为预冷阶段，第二阶段为水-空交替淬火冷却阶段，第三阶段为自然空冷阶段；在预冷阶段，合金钢件采取空冷的方式进行缓慢冷却，直到合金钢件表面冷却到A1以上或以下的某一温度区间，其结果是减少了合金钢件的热容量，加速了第二阶段的冷却效果；在水-空交替淬火冷却阶段，采用快冷(水冷)与慢冷 (空冷)交替的方式进行，合金钢件在第一次水淬过程中，合金钢件表层快冷到Ms点以下某一温度并保持一定时间后，在表层获得部分马氏体；合金钢件在第一次空冷过程中，次表层的热量传向表层，使表层的温度升高，结果是表层刚刚转变的马氏体发生自回火使表层的韧性和应力状态得到调整，避免了表层马氏体组织产生开裂。
但是在水-空的交替淬火冷却工艺冷却对于一些用于制造高要求精密部件的结构钢材料冷却效果不是很好，所以我们需要一款新型的合金结构钢交替冷却的淬火方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种合金结构钢交替冷却的淬火方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种合金结构钢交替冷却的淬火方法，按照先后顺序包括以下步骤：
S1：根据合金结构钢件材料性能检测部位和具体的要求，预测获得要求部位的组织结构；
S2：合金结构钢件材料通过过冷奥氏体等温冷却转变曲线来获得该组织的达到某一温度的最长冷却时间或最小冷却速率；
S3：将及经过表面加热完全奥氏体化的合金结构钢件材料快速放入猝火池一加速冷却，猝火池一中温度为35-45℃，入池时的合金结构钢件材料表面温度为900-910℃；
S4：入猝火池一中冷却120-150s后吊出，在空气中冷却30s，冷却过程中合金结构钢件材料返红温度为570-600℃，接着快速放入到猝火池二中，猝火池二中温度为25-30℃；
S5：入猝火池二中冷却200-250s后吊出，在空气中冷却50s，冷却过程中合金结构钢件材料返红温度为470-520℃；
S6：将上述合金结构钢件材料入猝火池一中冷却150-200s后吊出，在空气中冷却40s，冷却过程中合金结构钢件材料返红温度为400-450℃，接着快速放入到猝火池二中；
S7：入猝火池二中冷却100s后吊出，冷却过程中合金结构钢件材料返红温度为380-400℃。
优选的是，所述步骤S3中的猝火池一内部为水。
上述任一方案中优选的是，所述步骤S4中的猝火池二内部为油。
上述任一方案中优选的是，所述步骤S3中猝火池一中水温为40℃。
上述任一方案中优选的是，所述步骤S4中猝火池二中油温为27℃。
上述任一方案中优选的是，所述步骤S5中冷却过程中合金结构钢件材料返红温度为 500℃。
本发明的技术效果和优点：该合金结构钢交替冷却的淬火方法实现了合金钢件在避免开裂的前提下获得要求的强度和韧性的目标，适用于各种成分合金钢件的淬火冷却处理，通过水冷+空冷+油冷，在水中、空气中和油中交替冷却淬火能够有效防止特厚钢板水冷过程中表面、心部温差过大产生热应力和组织应力集中所造成的开裂，对于一些高要求精密部件的合金结构钢材料同样能够达到其冷却要求。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
为解决上述问题，本实施例提供一种合金结构钢交替冷却的淬火方法，按照先后顺序包括以下步骤：
S1：根据合金结构钢件材料性能检测部位和具体的要求，预测获得要求部位的组织结构；
S2：合金结构钢件材料通过过冷奥氏体等温冷却转变曲线来获得该组织的达到某一温度的最长冷却时间或最小冷却速率；
S3：将及经过表面加热完全奥氏体化的合金结构钢件材料快速放入猝火池一加速冷却，猝火池一中温度为45℃，猝火池一内部为水，入水时的合金结构钢件材料表面温度为910℃；
S4：入猝火池一中冷却150s后吊出，在空气中冷却30s，冷却过程中合金结构钢件材料返红温度为600℃，接着快速放入到猝火池二中，猝火池二中温度为30℃；
S5：入猝火池二中冷却250s后吊出，在空气中冷却50s，冷却过程中合金结构钢件材料返红温度为520℃；
S6：将上述合金结构钢件材料入猝火池一中冷却200s后吊出，在空气中冷却40s，冷却过程中合金结构钢件材料返红温度为450℃，接着快速放入到猝火池二中；
S7：入猝火池二中冷却100s后吊出，冷却过程中合金结构钢件材料返红温度为400℃。
实施例二：
为解决上述问题，本实施例提供一种合金结构钢交替冷却的淬火方法，按照先后顺序包括以下步骤：
S1：根据合金结构钢件材料性能检测部位和具体的要求，预测获得要求部位的组织结构；
S2：合金结构钢件材料通过过冷奥氏体等温冷却转变曲线来获得该组织的达到某一温度的最长冷却时间或最小冷却速率；
S3：将及经过表面加热完全奥氏体化的合金结构钢件材料快速放入猝火池一加速冷却，猝火池一中温度为40℃，猝火池一内部为水，入水时的合金结构钢件材料表面温度为905℃；
S4：入猝火池一中冷却135s后吊出，在空气中冷却30s，冷却过程中合金结构钢件材料返红温度为585℃，接着快速放入到猝火池二中，猝火池二中温度为28℃；
S5：入猝火池二中冷却225s后吊出，在空气中冷却50s，冷却过程中合金结构钢件材料返红温度为500℃；
S6：将上述合金结构钢件材料入猝火池一中冷却175s后吊出，在空气中冷却40s，冷却过程中合金结构钢件材料返红温度为425℃，接着快速放入到猝火池二中；
S7：入猝火池二中冷却100s后吊出，冷却过程中合金结构钢件材料返红温度为390℃。
实施例三：
一种合金结构钢交替冷却的淬火方法，按照先后顺序包括以下步骤：
S1：根据合金结构钢件材料性能检测部位和具体的要求，预测获得要求部位的组织结构；
S2：合金结构钢件材料通过过冷奥氏体等温冷却转变曲线来获得该组织的达到某一温度的最长冷却时间或最小冷却速率；
S3：将及经过表面加热完全奥氏体化的合金结构钢件材料快速放入猝火池一加速冷却，猝火池一中温度为35℃，入池时的合金结构钢件材料表面温度为900℃；
S4：入猝火池一中冷却120s后吊出，在空气中冷却30s，冷却过程中合金结构钢件材料返红温度为570℃，接着快速放入到猝火池二中，猝火池二中温度为25℃；
S5：入猝火池二中冷却200s后吊出，在空气中冷却50s，冷却过程中合金结构钢件材料返红温度为470℃；
S6：将上述合金结构钢件材料入猝火池一中冷却150s后吊出，在空气中冷却40s，冷却过程中合金结构钢件材料返红温度为400℃，接着快速放入到猝火池二中；
S7：入猝火池二中冷却100s后吊出，冷却过程中合金结构钢件材料返红温度为380℃。
实施例四：
一种合金结构钢交替冷却的淬火方法，按照先后顺序包括以下步骤：
S1：根据合金结构钢件材料性能检测部位和具体的要求，预测获得要求部位的组织结构；
S2：合金结构钢件材料通过过冷奥氏体等温冷却转变曲线来获得该组织的达到某一温度的最长冷却时间或最小冷却速率；
S3：将及经过表面加热完全奥氏体化的合金结构钢件材料快速放入猝火池一加速冷却，猝火池一中温度为37℃，入池时的合金结构钢件材料表面温度为910℃；
S4：入猝火池一中冷却120s后吊出，在空气中冷却30s，冷却过程中合金结构钢件材料返红温度为580℃，接着快速放入到猝火池二中，猝火池二中温度为27℃；
S5：入猝火池二中冷却200s后吊出，在空气中冷却50s，冷却过程中合金结构钢件材料返红温度为480℃；
S6：将上述合金结构钢件材料入猝火池一中冷却150s后吊出，在空气中冷却40s，冷却过程中合金结构钢件材料返红温度为420℃，接着快速放入到猝火池二中；
S7：入猝火池二中冷却100s后吊出，冷却过程中合金结构钢件材料返红温度为380℃。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种合金结构钢交替冷却的淬火方法，其特征在于：按照先后顺序包括以下步骤：
S1：根据合金结构钢件材料性能检测部位和具体的要求，预测获得要求部位的组织结构；
S2：合金结构钢件材料通过过冷奥氏体等温冷却转变曲线来获得该组织的达到某一温度的最长冷却时间或最小冷却速率；
S3：将及经过表面加热完全奥氏体化的合金结构钢件材料快速放入猝火池一加速冷却，猝火池一中温度为35-45℃，入池时的合金结构钢件材料表面温度为900-910℃；
S4：入猝火池一中冷却120-150s后吊出，在空气中冷却30s，冷却过程中合金结构钢件材料返红温度为570-600℃，接着快速放入到猝火池二中，猝火池二中温度为25-30℃；
S5：入猝火池二中冷却200-250s后吊出，在空气中冷却50s，冷却过程中合金结构钢件材料返红温度为470-520℃；
S6：将上述合金结构钢件材料入猝火池一中冷却150-200s后吊出，在空气中冷却40s，冷却过程中合金结构钢件材料返红温度为400-450℃，接着快速放入到猝火池二中；
S7：入猝火池二中冷却100s后吊出，冷却过程中合金结构钢件材料返红温度为380-400℃。
2.根据权利要求1所述的一种合金结构钢交替冷却的淬火方法，其特征在于：所述步骤S3中的猝火池一内部为水。
3.根据权利要求1所述的一种合金结构钢交替冷却的淬火方法，其特征在于：所述步骤S4中的猝火池二内部为油。
4.根据权利要求1所述的一种合金结构钢交替冷却的淬火方法，其特征在于：所述步骤S3中猝火池一中水温为40℃。
5.根据权利要求1所述的一种合金结构钢交替冷却的淬火方法，其特征在于：所述步骤S4中猝火池二中油温为27℃。
6.根据权利要求1所述的一种合金结构钢交替冷却的淬火方法，其特征在于：所述步骤S5中冷却过程中合金结构钢件材料返红温度为500℃。
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