[发明专利]用于半成品材料组织干式转变的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于半成品(Halbzeugen)的材料组织(Material-Gefuege)的干式转变(trockene Umwandlung)的一种方法和一种装置。

现有技术

众所周知，为改善金属部件的材料性质，可通过热处理方法来影响其材料组织。在为数众多的金属中，钢尤其适合于这种处理方法，其中又尤以100cr6为例，特别适合于使用这种等温淬火方法进行处理。

以100cr6为例，首先对材料进行加热至约850摄氏度的温度区域，以便在材料中产生所谓的奥氏体组织。随后必须使经过上述加热的材料的整体温度，也就是说，包括部件的核心，非常快地淬火至等温淬火温度。此处优选的为约220摄氏度的温度区域，在该温度区域中将生成所谓的贝氏体组织。但是，该温度仅仅稍许高于所谓的马氏体开始转变温度，而在组织转变过程中，工件无论如何都不允许冷却至该温度，因为这会对所希望的、尤其有利的贝氏体组织的形成造成较大干扰。

对贝氏体组织形成的另一种干扰，可能通过速度过慢的部件冷却而引发。此处尤其要提及的是珠光体组织区域。当材料在730摄氏度至470摄氏度的温度区域内停留时间过长时，就会产生珠光体组织。另一种干扰表现为所谓的连续贝氏体区域，其上限温度区域与珠光体组织形成的下限温度区域相重叠。而其下限温度区域，视材料的停留时间而定，可向下延伸至贝氏体等温淬火区域(Bainitisierungsbereich)附近。

为避免在所处理部件中形成这种不希望出现的组织，对于整个部件，也就是说，包括外表面以及核心而言，为时35秒到40秒的冷却时间是必须的。

为克服迄今为止常用的盐浴冷却方法中所已知的缺点，例如，环境污染大，盐浴的纯度问题，部件清洁问题和成本较高等，因此发明了所谓的干式贝氏体等温淬火方法(Zwichenstufe-Verguetungsverfahren)。在该方法中，部件在淬火室(Abschreckkammer)的内部空间内，借助于温度经过调节的气体进行淬火。为能将此过程中所释放出来的大量能量散发出去，因此，使用合适的气流对该淬火室的内部空间进行充气。

为实现该气流的温度控制，在例如DE10044362C2中，推荐了气体冷却的热交换器的过流表面的一种变型。在另一种方法中，则推荐借助于两个平行接通的气流管道而实现的气流温度主动式控制，两个气流管道中，一个被冷却，而另一个被加热。为控制气体温度，此处需通过阀来相应地调节高温管道和低温管道所占的气流成分。

然而，两种方法中都存在以下问题，即，根据调节对象的响应所不同，气体温度将至少是暂态地围绕着理论值温度(等温淬火温度)而振荡，因此，就无法完全排除以下情况，即，气体温度短时间地下降到低于马氏体开始转变温度，而这种情况(这种波动)，即使不完全地阻止部件中诸如贝氏体等组织的形成，至少也会妨碍该组织的形成。之所以会这样，是因为部件的边缘区域，尤其是薄壁部位、转角或者螺纹等，会很快地具有与气体相同的温度。

发明内容

本发明的目的在于，对用于半成品的材料组织干式转变的方法和装置进行改良。

该目的将以前文所述方式的、用于材料组织干式转变的装置为基础，通过一种用于半成品材料组织的干式转变的装置，其包括淬火室和用于调节所述淬火室内部主要温度的加热介质和/或冷却介质，其特征在于，所述淬火室的内壁至少部分地包括加热表面和/或冷却表面，所述内壁的加热介质和/或冷却介质在用于半成品的淬火过程中，调整到至少接近于为所述半成品的组织转变所设的温度上，其中提供了措施，以保持所述淬火室的所述内部空间的温度的恒定，用以保持所述淬火室的所述内部空间的温度恒定的一种措施，是对包围所述淬火室的所述内部空间的器壁进行温度调节的热交换流体。

相应的，根据本发明，可将用于半成品材料组织干式转变的装置的加热介质(Heizmittel)和/或冷却介质(Kuehlmittel)设计为包围(begrenzen)淬火室内部空间的器壁的加热介质和/或冷却介质，以便淬火室的内壁至少部分地包含加热表面和/或冷却表面。从而可使得淬火室内的温度首先且主要地由限制内部空间的室壁所决定。

在优选的实施例中，淬火室设计成双层壁式并填充有热交换流体。这样，可简单地通过影响热交换流体的温度，而实现对淬火室内部空间的加热以及必要时所需进行的冷却。在此，尤其可以设置一个控制器，其在有需要时还可以考虑用于保持淬火室内部空间温度恒定的附加控制参数。