[發明專利]一種帶孔軸類件臥式水淬避免內孔開裂的方法

有效

• 申請號: 201910169205.5
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN109957638B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 陳乃錄;戎詠華;左訓偉
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C21D1/18
• 分類號: C21D1/18;C21D9/28
• 代理公司: 31317 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 徐紅銀<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明提出一種帶孔軸類件臥式水淬避免內孔開裂的方法，包括：第一步：將帶孔軸類件由加熱爐轉移到淬火冷卻設備；第二步：對帶孔軸類件的內孔進行冷卻，帶孔軸類件的外圓處于空冷狀態，冷卻時間以外圓表面降溫到不低于鋼的Ar1溫度的一設定溫度為限；使內孔的表面形成壓應力，將最大拉應力位置向距離表面更深的位置推移；第三步：對帶孔軸類件的外圓和內孔同時進行冷卻，在內孔與外圓同時冷卻時，對內孔的冷卻強度進行調整，逐漸降低內孔的冷卻強度，實現在內孔次表層處于低拉應力的情況下對表層的已經轉變為馬氏體的組織進行自熱回火，防止內孔表面產生淬火裂紋。本發明解決大直徑和大壁厚的帶孔軸類件臥式水淬產生淬火裂紋問題。

技術領域

本發明涉及熱處理淬火冷卻領域，具體地，涉及是一種帶孔軸類件臥式水淬避免內孔開裂的方法。

背景技術

淬火是將淬火件加熱到奧氏體溫度，然后快速冷卻到一定溫度獲得馬氏體或貝氏體組織的過程。為了避免產生淬火裂紋，合金鋼一般采用油淬或聚合物水溶性介質淬火，而較少采用水淬。合金鋼軸類件水淬的難點是避免在淬火冷卻過程中產生淬火裂紋。大直徑和大壁厚帶孔軸類件，由于鍛造工藝的制約，多數是采取整體鍛造和鍛后加工內孔的方式制造，這種方式制造的大直徑和大壁厚帶孔軸類件由于內孔部位存在①鍛造比小；②晶粒粗大；③組織疏松；④缺陷多；⑤沿圓周各項性能均勻性差等問題，造成內孔的破斷抗力遠低于外圓表面，相同拉應力狀態下內孔表面開裂傾向遠大于外圓表面。

現有技術1：康大韜,葉國斌.大型鍛件材料及熱處理.龍門書局,1998.指出帶孔軸類件在淬火冷卻時的應力狀態，即：對于淬透性受到限制不能淬透的材料，如果僅對軸的外圓進行冷卻，而不對內孔進行冷卻，則為熱應力型應力分布，即：外圓受壓應力，內孔受拉應力；如果對內孔與外表面同時高壓噴水冷卻，則內孔與外表面均受壓應力，中間為拉應力，拉應力的位置隨內孔與外表面冷卻強度不同而改變。

現有技術2：鄒友富,黃英,江健,等.防止中厚壁管淬火開裂的熱處理工藝研究及實踐.四川冶金,2011,33(6):46-48.通過對42CrMo鋼178×24mm、178×29mm和194×28mm等中厚壁管的淬火冷卻研究，公開了防止內孔淬火裂紋的兩種方法:①加大內孔表面冷卻速度，使內孔表面先到達馬氏體轉變點急劇膨脹，內孔表形成壓應力；②通過提前開啟內軸流來減少管材從入水到軸流形成的時間差。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種帶孔軸類件臥式水淬避免內孔開裂的方法，能有效防止淬火裂紋的產生，并能解決大直徑和大壁厚的帶孔軸類件臥式水淬產生淬火裂紋問題。

根據本發明提供的一種帶孔軸類件臥式水淬避免內孔開裂的方法，所述方法包括，

第一步：淬火件轉移，將帶孔軸類件由加熱爐轉移到淬火冷卻設備；盡量縮短這一階段的持續時間，為對內孔單獨冷卻空出更長的時間；

第二步：單獨對所述帶孔軸類件的內孔進行冷卻，所述內孔充滿流動的淬火介質，所述長時間冷卻使得所述內孔的表面或表層溫度已低于馬氏體轉變開始溫度，發生部分馬氏體轉變，在熱應力和組織應力疊加作用下所述內孔的表面或表層由冷卻初期的拉應力快速轉換到壓應力或比冷卻初期的拉應力小的拉應力狀態；

所述帶孔軸類件的外圓處于空冷狀態，所述空冷使得外圓表面溫度處于Ar1溫度附近，所述Ar1溫度是指冷卻時奧氏體向珠光體轉變的開始溫度；

第三步：對第二步處理后的所述帶孔軸類件的所述外圓和所述內孔同時進行冷卻，冷卻中對所述內孔的冷卻強度進行調整，逐漸降低所述內孔的冷卻強度，實現在所述內孔次表層處于拉應力的情況下對表層的已經轉變為馬氏體的組織進行自熱回火，防止所述內孔表面產生淬火裂紋。

這一階段開始時，經第二步中對外圓處于空冷狀態，使外圓表面溫度處于Ar1溫度附近，已經得到充分的預冷，內孔的表層溫度處于低于Ms點的溫度，處于壓應力或數值不大的拉應力狀態。