[發明專利]制定水-空交替控時淬火冷卻工藝的方法

有效

• 申請號: 201310327206.0
• 申請日: 2013-07-30
• 公開（公告）號: CN103397148A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 陳乃錄;左訓偉;戎詠華
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C21D1/18
• 分類號: C21D1/18;C21D6/00;C21D1/60;C21D1/613
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

1.一種制定水-空交替控時淬火冷卻工藝的方法，其特征在于，具體步驟如下：

第一步、根據合金鋼件性能檢測部位和具體的性能要求，預測獲得要求性能部位的組織構成；

第二步、結合合金鋼件材料的過冷奧氏體等溫冷卻轉變曲線或過冷奧氏體連續冷卻轉變曲線得到獲得該組織的達到某一溫度的最長冷卻時間或最小冷卻速率；

第三步、將合金鋼件沿截面從表面到中心劃分為控制冷卻速度區域和緩速降溫區域，即：從合金鋼件表面到要求性能部位為控制冷卻速度區域，由要求性能部位到心部為緩速降溫區域；控制冷卻速度區域冷卻的目的是通過控制冷卻速度獲得預期的組織進而滿足力學性能要求，緩速降溫區域冷卻的目的是通過緩慢冷卻避免控制冷卻速度區域已經轉變的馬氏體或貝氏體組織因溫度回升過高而發生過回火；

第四步、確定控制冷卻速度區域水-空交替的次數和每次具體的水冷時間和空冷時間；

第五步、確定緩速降溫區域水-空交替的次數和每次具體的水冷時間和空冷時間。

2.根據權利要求1所述的一種制定水-空交替控時淬火冷卻工藝的方法，其特征在于，第三步中，將合金鋼件沿截面從表面到中心全部劃分為控制冷卻速度一個區域。

3.根據權利要求1所述的一種制定水-空交替控時淬火冷卻工藝的方法，其特征在于，第四步中，具體方法如下：

（1）將快冷區域劃分為多個等距離層或多個不等距離層；

（2）依據合金鋼件材料的過冷奧氏體等溫冷卻轉變曲線或過冷奧氏體連續冷卻轉變曲線和表面換熱系數對合金鋼件在冷卻過程的溫度場、組織場和應力/應變場進行數值模擬，通過模擬確定各層的水冷時間和空冷時間；

（3）各層水冷時間和空冷時間確定原則是：①各層水冷時間和空冷時間總和應小于或等于獲得預期組織的最長冷卻時間；②具體各層的水冷時間是根據對熱應力和組織應力數值模擬情況，確定在應力遠小于破斷抗力情況下的水冷時間；③各層的空冷時間的確定是根據數值模擬結果，分析該空冷過程中該層到表層的溫度回升情況，以不超過回火溫度為原則；

（4）反復對上述（1）、（2）和（3）的各層水冷時間和空冷時間優化，最終確定控制冷卻速度區域水-空交替的次數和每次具體的水冷時間和空冷時間。

4.根據權利要求1所述的一種制定水-空交替控時淬火冷卻工藝的方法，其特征在于，第五步中，具體方法如下：

（1）將緩速降溫區域劃分為多個等距離層或多個不等距離層；

（2）依據表面換熱系數對合金鋼件在冷卻過程的溫度場進行數值模擬，通過模擬確定各層空冷時間，各層空冷時間的原則是使控制冷卻速度區域的溫度低于合金鋼件的回火溫度；

（3）依據界面換熱系數對合金鋼件在冷卻過程的溫度場進行數值模擬，通過模擬確定各層水冷時間，各層水冷時間的原則是使控制冷卻速度區域的溫度低于合金鋼件材料的Ms點或Bs點；

（4）結束工藝時間的節點是心部溫度低于回火溫度或Bs點；

（5）反復對上述（1）、（2）和（3）的時間優化，最終確定緩速降溫區域水-空交替的次數和每次具體的水冷時間和空冷時間。

5.根據權利要求1-4任一項所述的一種制定水-空交替控時淬火冷卻工藝的方法，其特征在于，所述水-空交替控時淬火冷卻工藝采用的介質為水和空氣，以及各類水溶性介質與空氣。

6.根據權利要求5所述的一種制定水-空交替控時淬火冷卻工藝的方法，其特征在于，所述介質為鹽水與空氣，或水與氮氣。

7.根據權利要求5所述的一種制定水-空交替控時淬火冷卻工藝的方法，其特征在于，所述水-空交替控時淬火冷卻工藝水的冷卻方式是浸水、噴水或噴霧，空氣的冷卻方式是霧冷、風冷或空冷。