[发明专利]不同初始水温下的水淬时间修正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种淬火冷却工艺，具体地，涉及一种不同初始水温下的水淬时间修正方法。

背景技术

淬火是将淬火件加热到奥氏体温度，然后快速冷却到一定温度以下以获得马氏体或贝氏体组织的过程。为了避免产生淬火裂纹，合金钢一般采用油淬，而较少采用水淬。合金钢水淬一般采用间歇淬火或水-空交替淬火来避免开裂的产生。因此，合金钢水淬的技术关键是控制水淬与空冷的时间，也就是精确执行水－空交替控时淬火冷却工艺。

经对现有技术文献检索发现，陈乃录、左训伟、徐骏、张伟民.数字化控时淬火冷却工艺及设备的研究与应用.金属热处理，2009，34(3):37-42文章提出水-空交替控时淬火冷却工艺。具体方法是将淬火冷却分三个阶段进行，第一阶段为预冷阶段，第二阶段为水-空交替淬火冷却阶段，第三阶段为自然空冷阶段。在预冷阶段，合金钢件采取空冷的方式进行缓慢冷却，直到合金钢件表面冷却到A1以上或以下的某一温度区间，其结果是减少了合金钢件的热容量，加速了第二阶段的冷却效果。在水-空交替淬火冷却阶段，采用快冷（水冷）与慢冷（空冷）交替的方式进行，合金钢件在第一次水淬过程中，合金钢件表层快冷到Ms点以下某一温度并保持一定时间后，在表层获得部分马氏体；合金钢件在第一次空冷过程中，次表层的热量传向表层，使表层的温度升高，结果是表层刚刚转变的马氏体发生自回火使表层的韧性和应力状态得到调整，避免了表层马氏体组织产生开裂。然后再重复水与空气的交替淬火冷却，直到合金钢件某一部位的温度或组织达到要求。完成第二阶段淬火冷却后，将合金钢件放置在空气中进行自然冷却，直到合金钢件的心部温度低于某一值后进行回火。该文献技术对于避免合金钢件开裂有明显效果，但是，该文献没有涉及水淬的初始水温对水淬时间影响内容，而初始水温对水的冷却强度有显著的影响，考虑初始水温这一因素对避免合金钢水淬开裂和减小产品性能波动有重要的意义。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种不同初始水温下的水淬时间修正方法，该方法为精确制定水淬工艺，特别是水-空交替淬火冷却工艺，具有重要意义。

为实现以上目的，本发明提供一种不同初始水温下的水淬时间修正方法，所述方法的具体步骤如下：

（1）确定标准温度下的水淬工艺或水-空交替淬火冷却工艺，所述标准温度是预先设定的一个淬火初始水温值（它可以是20℃，也可以是10℃，或其它温度）；

（2）确定水淬时间的修正系数，该修正系数随初始水温变化而变化：当初始水温高于标准温度时修正系数大于1，当初始水温低于标准温度时修正系数小于1；

（3）按照公式计算修正后的水淬时间，t_修正=K*t_标准

式中：t_修正为修正后的水淬时间，K为温度修正系数，t_标准为标准温度下的水淬时间；

（4）按照修正后的工艺执行淬火冷却过程；

（5）对按照修正后的淬火工艺处理的产品进行性能检测、统计评估，然后根据评估结果再对温度修正系数进行修正。

优选地，所述温度修正系数通过以下一种或几种方法综合获取：

方法一、冷却特性曲线法

该方法是依据ISO9950(Standard Test Method for Determination of Cooling Characteristics of Quench Oils by Cooling Curve Analysis)国际标准或其它标准测定在不同水温下的冷却特性曲线，然后分别对测量探头在某一温度范围内的冷速曲线进行积分，得出某一温度范围冷速下的面积值，按照此方法分别得出不同水温度下的面积值；将标准温度的面积值作为分子，不同水温下的面积值作分母，即得出不同水温下的温度修正系数。

方法二：换热系数法

该方法与方法一相似，所不同的是将方法一的所述冷速曲线换成本方法的换热系数曲线。

方法三：数值模拟法

首先通过测量和计算得到不同水温下的换热系数，然后针对某一具体水温、具体产品和具体部位进行温度场的数值模拟，得出降低到某一温度的时间，不同水温下的这个时间不同；将标准温度下的时间做分母，不同水温下的时间分子，即得出不同水温下的温度修正系数。

方法四：经验估测法

对于批量生产的产品，根据对不同水温下淬火产品的性能统计，得出温度修正系数。

优选地：所述修正方法适用于水、盐水及各类水溶性介质。