[發明專利]在線多級余熱淬火系統

在審

• 申請號: 201410734214.1
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN105714049A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 張奎;李興剛;李永軍;袁家偉;馬鳴龍;石國梁;李婷
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: C21D1/667
• 分類號: C21D1/667
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 劉秀青;熊國裕

技術領域

本發明涉及一種在線多級余熱淬火系統，用于提高擠壓材，尤其是厚大截面擠壓材的淬透深度，屬于金屬高溫形變熱處理技術領域。

背景技術

淬火是指將金屬工件加熱到某一適當溫度并保持一段時間，隨即浸入淬冷介質中快速冷卻的金屬熱處理工藝。常用的淬冷介質有鹽水、水、礦物油、空氣等。淬火臨界冷卻速率是指淬火需要的最小冷卻速度，若比這個冷卻速度再低，則不能達到淬火效果。淬透性是指試樣在規定的工藝條件下淬火，所能獲得的最大淬硬層的深度。余熱淬火是指利用冷卻介質將剛剛經過熱變形的高溫金屬材料迅速地冷卻到較低溫度，使淬火組織中保留過飽和固溶體，為后續時效強化提供熱力學與動力學條件。以前的余熱淬火冷卻介質一般采用水并循環使用，水溫基本是環境溫度。在線余熱淬火具有如下優點：(1)利用熱變形后的余熱快速淬火后的擠壓材可直接進行人工時效，從而省去了固溶處理環節，從而有效地節約了能源；(2)能夠有效保留變形態組織中的高密度位錯，增加了沉淀相的形核位置，有利于提升后續人工時效時的沉淀強化的效果；(3)防止粗大的高溫沉淀相在緩慢冷卻過程中析出，從而確保較高的固溶體過飽和度，同樣有利于提升沉淀強化效果；(4)防止細小變形晶粒的長大。

對于厚大截面的合金制品在淬火時，當表層溫度冷至介質溫度時，由于截面過厚，心部的冷卻速度低于達到淬火要求的臨界冷卻速率，導致合金制品的心部不能獲得較為理想的性能，從而對零件的使用產生影響。

同時，當高溫厚大截面擠壓材表面迅速冷卻到室溫時，表層和心部存在很大的溫差，造成兩者在冷縮量和冷縮速度上存在巨大差別，心部的收縮量大于表層，最終導致心部承受拉伸殘余應力，表層承受壓縮殘余應力。殘余應力的危害很大，它能造成擠壓材心部開裂，同時縮短零件的使用壽命并降低其的耐蝕性，更嚴重的是，會使擠壓材的形狀尺寸發生變化。為了控制殘余應力，目前主要采用沸水、空氣或其它介質淬火以適當的方式降低冷卻速率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種在線多級余熱淬火系統，以提高擠壓材心部的時效強化效果，同時避免心部開裂并弱化擠壓材的淬火殘余應力，實現最終產品的形狀和尺寸穩定性。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種在線多級余熱淬火系統，包括放置在擠壓機出口前方具有噴淋功能的導路，該導路依次由噴氣導路、噴水導路和噴低溫冷水導路組成，或者依次由噴氣導路、噴霧導路、噴水導路和噴低溫冷水導路組成。

所述噴氣導路、噴霧導路和噴水導路各自獨立制作，或整合為一體，或兩兩合并，所述噴低溫冷水導路獨立存在。

所述擠壓機的模座上依次放置前環、中環和后環，模具和模墊位于前環中，模具、模墊、中環和后環的內孔尺寸依次增大。

所述噴氣導路放置在中環和后環的內孔中，其前沿抵住模墊或模具。

所述噴氣導路中的冷卻介質為高壓氣體，噴氣方向與擠壓材前進方向的夾角θ≤90°。

所述噴霧導路中的冷卻介質為水霧，由高壓氣體和高壓水經具有造霧功能的噴嘴形成。

所述噴水導路中的冷卻介質為高壓室溫水，噴水方式為射流形式，噴水寬度大于擠壓材的寬度。

所述噴低溫冷水導路中的冷卻介質為-70～-10℃冷卻循環水，噴水方式為射流形式。

所述噴氣導路、噴霧導路、噴水導路和噴低溫冷水導路各自噴射段的長度根據擠壓機結構、擠壓材的截面形狀和總面積，擠壓材的熱導率等因素綜合考慮。該四個導路的冷卻時間由噴射強度、噴射段的長度和擠壓材的前進速度共同決定。

本發明的優點在于：

本發明可以弱化擠壓材，尤其是厚大截面擠壓材的淬火殘余應力，避免心部開裂，最大限度地提高擠壓材的余熱淬火效果；同時提高擠壓材心部的性能，實現最終產品的形狀和尺寸穩定性。

附圖說明

圖1為本發明在線多級余熱淬火系統結構的剖面示意圖。

附圖標記：

1模具2模墊3前環4中環5后環6噴氣導路7噴霧導路8噴水導路9噴低溫冷水導路10噴氣嘴11噴霧嘴12噴水嘴

具體實施方式

下面將結合附圖和實施例對本發明作進一步說明，但本發明的實施方式不限于此。