[發明專利]一種合金鋼水淬工藝的確定方法

有效

• 申請號: 201910335912.7
• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN109971923B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 左訓偉;戎詠華;陳乃錄
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C21D1/18
• 分類號: C21D1/18;C21D11/00
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀;趙楠

本發明提供了一種合金鋼水淬工藝的確定方法，用于確定各種材料的水?空交替控時淬火冷卻工藝和一次水淬工藝的選擇；所述方法包括：S1：對淬火冷卻工件進行分析，根據所述工件要求性能部位距離心部位置，獲得要求性能部位的組織構成；S2：獲得淬火冷卻工件的鋼號、尺寸范圍，根據淬火冷卻工件的鋼號、尺寸范圍、要求性能部位情況，選擇水?空交替控時淬火冷卻工藝或一次水淬工藝；S3：按照所選擇的工藝通過具體的淬火冷卻操作實施工藝。本發明可以指導工藝設計人員選擇正確的合金鋼水淬工藝方法，避免了在選擇工藝方法方面的盲目性。

技術領域

本發明涉及鋼鐵熱處理領域，具體地，涉及一種合金鋼水淬工藝的確定方法。

背景技術

淬火回火是一種傳統的工藝，它將合金鋼件加熱到奧氏體區，然后淬火冷卻至室溫以獲得馬氏體或貝氏體組織，隨后在合適的溫度進行回火以獲得回火馬氏體體或回火貝氏體組織。對于合金鋼淬火一般采用油作為淬火介質，目的是避免開裂，存在的問題是油淬的力學性能遠低于水淬,同時油淬存在油煙污染和發生火災的危險。因此，合金鋼件水淬是未來的發展方向。

經檢索發現，發明專利ZL 201310327206.0制定水-空交替控時淬火冷卻工藝的方法，給出了制定水-空交替控時淬火冷卻工藝的方法(以下簡稱：ATQ工藝)。ATQ工藝將淬火冷卻分三個階段進行：第一階段為預冷階段，第二階段為水-空交替淬火冷卻階段，第三階段為自然空冷階段。在第二階段的水-空交替淬火冷卻階段，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。

經檢索發現，申請專利201910247450.3一種合金鋼水淬工藝的優化方法，給出了一種合金鋼水淬工藝的優化方法(以下簡稱：一次水淬工藝或HTQ工藝)。工藝實施步驟：

第一步：根據合金鋼件的性能要求，預測獲得要求性能部位的組織構成；

第二步：借助所述合金鋼件材料的等溫轉變冷卻曲線確定獲得所述組織所要冷卻到的溫度，即預定溫度；

第三步：將所述合金鋼件沿截面從表面到中心劃分為快速冷卻區域和依靠本體熱量傳熱的緩慢冷卻區域；其中，所述快速冷卻區域為從所述合金鋼件表面到要求性能部位或更深的部位；所述緩慢冷卻區域為所述要求性能部位或所述更深的部位到中心；

第四步：借助數值模擬確定所述快速冷卻區域降低到所述預定溫度的水冷時間，并結合所述要求性能部位的返溫溫度和表層應力狀態對所述水冷時間進行優化；

根據對淬火冷卻過程溫度變化的數值模擬，分析隨后的空冷過程中合金鋼件表層的溫度回升情況，以要求性能部位的返溫溫度不超過回火溫度或預定溫度為原則，確定快速冷卻區域降低到預定溫度的水冷時間；同時，依據數值模擬分析快速冷卻區域在上述確定的水冷時間之前的表層應力狀態，分別調整快速冷卻區域在快速冷卻之前的預冷時間與快速冷卻區域降低到預定溫度的水冷時間，使表層的拉應力數值低于材料的破斷抗力或呈現壓應力狀態。

第五步：反復對第四步中所述預冷時間和所述水冷時間進行優化，最后獲得所述合金鋼水淬的工藝，即：最佳的所述預冷時間和所述水冷時間。

上述專利中沒有給出究竟適合何種淬透性合金鋼、何種尺寸范圍和要求性能部位的工件，也就是沒有給出選擇上述2種工藝的策略。

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合金鋼水淬工藝的確定方法。

為實現上述發明目的，本發明提供了一種合金鋼水淬工藝的確定方法，用于確定各種材料的水-空交替控時淬火冷卻工藝和一次水淬工藝的選擇；所述方法包括：