[发明专利]防止矩形合金钢件水淬边、角开裂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及热处理的淬火冷却领域，具体地，涉及一种防止矩形合金钢件水淬边、角开裂的方法。

背景技术

淬火冷却是指将奥氏体组织状态的钢以适当速度冷却，获得预期组织与性能的过程。钢在淬火冷却过程中除了组织和性能发生变化外，还伴随着产生开裂和畸变。淬火开裂将造成淬火件报废，因此，人们采取各种方法避免淬火开裂的产生。

淬火件，特别是矩形合金钢件淬火冷却，淬火裂纹多出现在边（二个表面的相交线）和角（三个表面的相交点）的位置。这些位置散热条件好于其它部位，组织转变量也多于其它部位，造成这些部位和其附近区域的塑性、破断抗力、组织应力和热应力均有显著差异，这也是这些部位区域易于开裂的主要原因。

经对现有技术文献检索发现，专利200710037031.4《改变喷射角度防止淬火件的端面喷液淬火开裂的方法》，发明了一种改变喷射角度防止淬火件的端面喷液淬火开裂的方法，该方法将淬火件放置在布置有水管的淬火设备之中，淬火件由侧面和端面组成，侧面为需要快速冷却的面，端面为不需要快速冷却的面。淬火件的侧面与水管平行，淬火件的端面与水管垂直。淬火介质流经水管，由与水管呈a角度(a介于0°～90°之间)的喷管喷向淬火件的侧面，使淬火件的侧面得到很好的冷却。由于淬火件的端面与水管垂直，喷管喷出的淬火介质与淬火件的端面呈90°-a角度，这样喷管喷出的淬火介质就未能直接喷到淬火件的端面，结果是淬火件的端面的冷却速度较低，避免了开裂的发生。但是，实际应用情况是，该发明采用的喷水方法未能直接喷到淬火件易于出现边、角裂纹的端面，结果造成端面与边、角交界处的应力增加，没能解决边、角淬火开裂的问题。

经研究发现，矩形合金钢件在水-空交替淬火冷却工艺下的淬火开裂特征如下：

（1）裂纹频繁出现的部位为边或角区域，出现在角区域的频率大于出现在边区域；

（2）裂纹形态为肉眼可见的微裂纹，裂纹走向为与开裂平面呈45°角，向组成边或角的另一个面或二个面延伸，裂纹深度与裂纹距边、角的距离相近；

（3）裂纹仅在组成角的三个面中的一个面上出现，而且出现在冷却速率最快的那个面，也就是说，裂纹出现在冷却最快的那个端面的角；同样，裂纹仅在组成边的二个面中的一个面上出现，而且出现在冷却速率最快的那个面；

（4）裂纹多发生在水-空交替淬火冷却工艺中的前几次强力水冷之后。

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防止矩形合金钢件水淬边、角开裂的方法，采用该方法可以实现矩形合金钢件在水淬和水－空交替淬火冷却中避免开裂的前提下获得要求的强度和韧性的目的。

为实现以上目的，本发明提供一种防止矩形合金钢件水淬边、角开裂的方法，所述方法如下：

（1）、提高除边、角以外表面区域的冷却速率，缩小边、角以外表面区域与边、角之间的温差，降低其交界处的拉应力；

（2）、降低边、角处的冷却速率，缩小边、角与边、角以外表面区域的温差，降低边、角与边、角以外表面区域交界处的拉应力；

（3）、在水-空交替淬火冷却工艺中，通过延长最初几次水淬后的空冷时间的方法增加边、角处自回火程度，降低已经发生马氏体转变的边、角区域马氏体中碳的过饱和度，提高边、角与边、角以外表面区域交界处的抵抗开裂的能力。

以上的3个措施可以同时使用，可以任意2个组合使用，也可以单独使用。