[其他]流化床的快速淬火法

说明书

本发明一般涉及流（态）化床中的制品淬火，并且，本发明特别有利于流化床中的金属零件的淬火。

在物品热处理中广泛地用淬火来快速改变物品的温度。虽然也可用淬火来快速升高物品的温度，但是一般用淬火来快速降低物品的温度。通常需要淬火的物品是金属零件。

按照惯例，可以用多种方法进行淬火。在喷雾淬火中，将液体喷到待淬火的物品上。在气体淬火中，将物品置于流动的气流或气化物中，例如空气、氮、氩、氦、氢、蒸汽或燃烧产物。在烟雾淬火中，夹带液滴的气体或蒸汽流直接向着要淬火的物品表面。在浸渍淬火中，将物品浸在液浴中，例如水、盐水、油、熔盐、聚合物溶液或液态制冷剂。

虽然，人们较满意地使用了那些传统的淬火方法，但是，那些传统的淬火方法存在许多缺点。例如，往往会在淬火物品上留下一层象油淬火剂之类的液体，必须将它清理掉。因此一些象熔盐之类的淬火剂（quenchant）存在清理的问题。其他一些淬火剂，例如聚合物和油类，由于老化而变质，必须更换掉。某些淬火剂的另一个缺点是，事实上的淬火温度往往是它们的沸腾温度，从而引起沿着制品表面的传热速度发生发化。

众所周知，供物品淬火用的流化床足以克服上述问题。经流化床淬火后，很少或不需要进行物品清理。并且，用于流化床的颗粒是惰性的，不会变质。然而，因为流化床的淬火速度太低，不能令人满意地淬火由任一金属制造的金属零件（在金属零件内不会形成不良较软相的深度淬火的合金除外），所以硫化床未能广泛地用于淬火金属零件之类的物品。

因此本发明的目的是提供一种经改进的热处理方法，其中，金属制品可以在流化床中进行淬火，同时可避免在金属制品内形成不良的较软相。

本发明的目的还提供一种经改进的热处理方法，其中采用流化床可以有效地淬火金属制品。

本技术领域的技术人员在阅读本发明公开的内容时，将显然地看到由本发明方法所达到的上述和其他的目的，其中的一个目的为：

热处理钢合金制品的方法，包括：

（a）提供奥氏体化温度的钢合金制品;

（b）用高传导性气体使由细固体颗粒组成的床流态化，该高传导性气体的流量至少为最小流态化流量的1.5倍;

（c）将该制品浸渍在床温在合金的M_s温度以下的上述流化床中;

（d）使该制品在流化床中淬火一段时间，并使淬火速度足以达到合金的Ms温度，在该制品内基本上没有形成不良的较软相，而至少有一部分淬火阶段是采用高传导性气体使该床流（态）化，并且使该床在整个淬火期间保持在该合金的Ms温度以下的温度。

这里所使用的术语“淬火”，意指由于传热穿过物品界面时，物品的热含量迅速变化，其中热含量变化的速度超过置于或被静止气氛包围的物品的热含量变化的速度。

这里所使用的术语“淬火速度”，意指当该物品正在淬火时单位时间内穿过物品界面的传热量。

这里所使用的术语“床”，意指由固体颗粒所确定的体积。

这里所使用的术语“细固体颗粒”指的是有孔的或无孔的颗粒，颗粒密度在0.3至20克/立方厘米范围内，平均颗粒直径在30至1000微米范围内。

这里所使用的术语“流化床”是指让气体和（或）蒸汽之类的流体穿过的一种床，其中流体组分的流体拉力引起静止态固体组分的运动，在某种意义上可加强床中两种组分的混合。术语“流（态）化”来源于类似流体的性质，例如零点静止角、迁移性和压头相当于床的松密度，这种床是设想的。

这里所使用的术语“浸渍”意指在淬火过程中，流态化颗粒基本上包围了基本上整个制品都要处理或只是制品的一部分需要处理的制品的所有要处理的部分。

这里所使用的术语“最小流（态）化流量”意指为了使床在大气压力下达到流（态）化床的特征所必需的通过床的流体组分的最小体积流量。

这里所使用的术语“塌落的床”意指没有流体通过，或者通过床的流体少于最小流（态）化流量的床。

这里所使用的术语“高传导性气体”意指一种气体、气体混合物、蒸汽、蒸汽混合物或气体-蒸气混合物，它们的热传导在同样的温度和压力条件下，大于或等于80%氮和20%氦的混合物的热传导。

这里所使用的术语“钢合金制品”表示至少有一部分是由钢或铁合金所组成的成型制品。

这里所使用的术语“奥氏体化温度”表示钢合金制品的钢合金为奥氏体的温度。

这里所使用的术语“Ms温度”表示钢合金的奥氏体相开始转变成马氏体的温度。

这里所使用的术语“M_f温度”表示基本上所有的钢合金转变成马氏体的温度。