[发明专利]弹簧钢淬火介质水基淬火液热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种弹簧钢淬火介质水基淬火液热处理工艺，属于金属热处理技术领域。

背景技术：

因为传统弹簧钢淬火的介质都是用淬火油类和水，但是淬火油类的淬火介质相对冷速较低，对弹簧钢的淬透性较低，对弹簧钢的规格在保证淬透性的范围很小。以淬透性较好的Cr-V系列的弹簧钢为例能保证其淬透(淬火后整体达到马氏体含量应大于95％)的弹簧钢规格一般小于φ50毫米。且淬火油在热处理运用一段时间后因高温易造成化学有机链的断裂，化学成份不稳定致使造成弹簧钢淬火不均，形成淬火应力。且对运用的淬火油冷速不易检测，淬火油需定期更换浪费量大，且易造成火灾和对环境的严重影响。利用水基淬火液配比简单、便易检测，运用范围广控制工件的应力变形，同样以Cr-Mn系列Cr-V的弹簧钢为例能保证其淬透(淬火后整体达到马氏体含量应大于95％)的弹簧钢规格能达到φ70毫米左右，且运用该工艺将能保证弹簧热处理长期质量稳定，在环境保护方面安全无公害。

发明内容

本发明涉及一种弹簧钢淬火介质水基淬火液热处理工艺，目的是要解决多规格弹簧钢在淬火时，保证淬火获得较大的淬硬深度同时保证使热应力与组织应力最小。

本发明的技术解决方案如下：利用水基淬火液在65℃以上“凝固”低于65℃溶解的特性，工件在热处理时水基淬火液在弹簧表面上形成凝固的膜减缓对热处理件的冷却速度，达到控制弹簧钢的淬火裂纹和应力以及工件的变形；由于水基淬火液其淬火冷却速度介于淬火介质油和水之间，冷速可调。因此对大截面的弹簧淬火的淬透性的相对提高和淬火应力有一定的控制。

所述的弹簧钢最大冷速控制范围为V_max＝200℃/秒～150℃/秒,300℃点的冷却速度控制范围为40℃/秒～20℃/秒；在该此范围的SI-Mn系列、Cr-V系列、Cr-Mn系列弹簧钢淬火组织转变和应力控制状态是比较理想的。

所述的水基淬火液浓度按重量配比为，15～18份水基淬火液原液聚亚烷基二醇比85～82份水；

当水基淬火液浓度低于15％时需添加PAG原液，高于18％时加水稀释，搅拌检测其淬火液浓度到稳定为止。

为保证水基淬火液浓度的范围要在生产中定期用糖量仪检查，浓度低于15％时需添加PAG原液，高于18％时加水稀释经搅拌检测其淬火液浓度到稳定为之。

但是对浓度不均的水基淬火液在淬火后的工件易造成淬硬层深度不均和形成较大的淬火应力。

本发明的具体热处理工艺过程，包括以下步骤：

1、通过对弹簧钢材料的化学成分和机械性能分析来确定弹簧钢淬透性的规格范围(一般参考ISO683-14《热处理钢、合金钢和自由切削钢-第14部分：淬火和回火弹簧用热轧钢》标准)。

2、按ISO 9950《工业淬火油.冷却性的测定.镍合金探测试验法》标准测定水基淬火液在5％浓度为基点一直测试到水基淬火液浓度为25％在每一浓度的水基淬火液所测试的各温度点冷速不同。根据各浓度所测得的在300℃时的冷速，确定对应材料的弹簧水基淬火液浓度。

3、根据所用淬火槽的大小确定淬火液搅拌系统(水泵、循环排管)对水基淬火液循环速度，水基淬火液在淬火槽中最大的循环速度要保证不产生淬火液气泡保证淬火的均匀性。

4、淬火槽有对水基淬火液有加热和冷却功能对随着弹簧淬火数量的增加，淬火槽中的水基淬火液温度要逐渐升高，因此要控制水基淬火液在65℃以上“凝固”，当水基淬火液温度升到40℃时淬火槽内的冷却系统启动进行降温，在冬季淬火槽内温度低于10℃时加热系统启动进行加热。

5、根据弹簧淬火数量确定在生产中对淬火液浓度的测量次数用手持式糖量计检测所用的水基淬火液浓度，以便对水基淬火液浓度的控制在一定范围保证淬火质量的稳定。

本发明既要保证其淬透性又要保证淬火应力最小(不产生裂纹)即保证高温段(870℃-600℃)快速冷却，低温段(500℃-300℃)缓冷，以保证淬火获得较大的淬硬深度同时保证使热应力与组织应力最小。

本发明相对现有的其他弹簧淬火的优越性：

1、采用该工艺使弹簧淬火的规格范围增大。如CrV系列的弹簧钢在以淬火油为介质其淬透(淬火后整体达到马氏体含量应大于95％)的弹簧钢规格最大不超过φ50毫米。同样以CrV系列的弹簧钢为例能保证其淬透(淬火后整体达到马氏体含量应大于95％)的弹簧钢规格能达到φ80毫米以上。

2。控制淬火冷速范围广，这是一般淬火剂是无可比的。