專利名稱：一種中、低碳合金結(jié)構(gòu)鋼制件的淬火方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱處理淬火技術(shù)，具體地，涉及中、低碳合金結(jié)構(gòu)鋼制件的淬火方法。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的熱處理中，中、低碳合金結(jié)構(gòu)鋼制件淬火的一般原則是在鋼的臨界點 Ac3+(30 50°C )，加熱保溫后，放入油或水中進行淬火處理。 近十幾年來，隨著水溶液聚合物類淬火介質(zhì)的普及、應(yīng)用、以及對淬火冷卻過程機 理研究的深入，淬火冷卻技術(shù)又有了新的進步，發(fā)展了一些新的淬火冷卻技術(shù)，如強烈淬火 技術(shù)。另外，在奧氏體晶粒超細化、亞溫淬火、中碳鋼高溫淬火等新型淬火加熱技術(shù)中，對提 高鋼的強韌性的技術(shù)均有報道。 但是，在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中高溫快速加熱技術(shù)與強烈 淬火冷卻技術(shù)均各自為政，單獨使用，尚未能夠有機的融為一體，并用于同一工件的熱處 理中；并且，在傳統(tǒng)的加熱方式中，熱處理保溫時間較長，能耗大；另外，淬火油在高溫中揮 發(fā)，容易導致環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出中、低碳合金結(jié)構(gòu)鋼制件的淬火方法，以 實現(xiàn)能耗低、環(huán)保性好、強韌性和不易生銹的優(yōu)點，可以滿足吊索具行業(yè)低溫沖擊韌性的需 求。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種中、低碳合金結(jié)構(gòu)鋼制件的淬火 方法，包括如下步驟a、將待淬火的中、低碳合金結(jié)構(gòu)鋼制件放在淬火爐中，加熱至爐溫高 于正常奧氏體化溫度100-20(TC時，進行保溫，直至所述制件透燒；b、選擇與所述制件的材 質(zhì)對應(yīng)的淬火液，加入淬火槽，并劇烈攪拌；待透燒后，將所述制件放入所述淬火液中，進行 淬火。 進一步地，在步驟a中所述正常奧氏體化溫度包括亞共析鋼的正常奧氏體化溫 度為AC3+ (30-50) °C ，共析鋼和過共析鋼的正常奧氏體化溫度為(30-50) °C ;所述保溫的 時間t按公式t = KD計算，其中，K為保溫時間系數(shù)，K取0. 1-0. 5min/mm， D為所述制件的
有效壁厚。 進一步地，在步驟b中，所述劇烈攪拌具體為采用攪拌電機攪拌淬火液，所述攪 拌電機的轉(zhuǎn)速》1440r/min。 進一步地，在步驟b中，所述淬火液為NaCl水溶液，所述NaCl水溶液的體積濃度 為5-15X、淬火烈度H^4。 其中，所述制件的材質(zhì)為含20Cr、20CrMnTi、Q345、以及35CrMo的中低淬透性材質(zhì) 的黑色金屬。 進一步地，在步驟b中，所述淬火液為水溶性聚合物淬火液UCONA，所述UCONA的體 積濃度為2-25%、淬火烈度H為1. 5-4。
其中，所述制件的材質(zhì)為含20SiMn2MoV、35CrMo、42CrMo、以及40CrNiMo的中高淬透性材質(zhì)的黑色金屬。 本發(fā)明各實施例的中、低碳合金結(jié)構(gòu)鋼制件的淬火方法，以高于正常奧氏體化溫度100-200°C的爐溫，快速加熱待淬火的中、低碳合金結(jié)構(gòu)鋼制件，保溫至透燒，利用高溫快速加熱方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的加熱方式，可以大大縮短熱處理的保溫時間，節(jié)能效果顯著；透燒后，根據(jù)制件的材質(zhì)，選擇對應(yīng)的NaCl溶液或UC0NA溶液作淬火液，在淬火槽中劇烈攪拌淬火液，將制件放入對應(yīng)淬火液的淬火槽中，進行淬火，利用NaCl溶液或UC0NA溶液作淬火液，可以增加制件的有效硬化層深度，同時可以免去淬火油高溫揮發(fā)所致的環(huán)境污染，大大改善作業(yè)環(huán)境；這里，將高溫快速加熱奧氏體化技術(shù)與強烈淬火技術(shù)融為一體，對中、低碳合金結(jié)構(gòu)鋼制件進行熱處理，可以使中、低碳合金結(jié)構(gòu)鋼制件在馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，進行快速而均勻的冷卻，從而在表面形成一層具有高壓應(yīng)力的淬火層，在增加有效硬化層深度的同時，使中碳合金結(jié)構(gòu)鋼得到更多的碟狀馬氏體，使低碳合金結(jié)構(gòu)鋼得到更多的板條馬氏體，經(jīng)回火后，可以有效提高合金鋼制件的強韌性，尤其是低溫沖擊韌性；另外，該淬火方法操作簡便，易于掌握，無畸變和開裂的風險，尤其是用UCONA作淬火液的制件，還具有不用清洗、及回火后制件不生銹的功效；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中能耗大和環(huán)保性差的缺陷，以實現(xiàn)能耗低、環(huán)保性好、強韌性和不易生銹的優(yōu)點，可以滿足吊索具行業(yè)低溫沖擊韌性的需求。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖
中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。
具體實施例方式
以下對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應(yīng)當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
實施例一 根據(jù)本發(fā)明實施例，提供了一種中、低碳合金結(jié)構(gòu)鋼制件的淬火方法。在本實施例中，中、低碳合金結(jié)構(gòu)鋼制件的淬火方法包括 步驟101 :將待淬火的中、低碳合金結(jié)構(gòu)鋼制件放在淬火爐中，進行全功率加熱，待爐溫高于正常奧氏體化溫度100-20(TC時，進行保溫，直至該制件透燒；
在步驟101中，正常奧氏體化溫度包括亞共析鋼的正常奧氏體化溫度為AC3+(30-50) t:，共析鋼和過共析鋼的正常奧氏體化溫度為AC,(30-50) 。C;保溫的時間t按公式t = KD計算，其中，K為保溫時間系數(shù)，K取0. 1-0. 5min/mm， D為待淬火制件的壁厚(即有效壁厚)； 步驟102 :選擇與步驟101中制件的材質(zhì)對應(yīng)的淬火液，加入淬火槽，并劇烈攪拌；待透燒后，將所述制件放入所述淬火液中，進行淬火； 在步驟102中，劇烈攪拌具體為采用至少4臺攪拌電機、以單臺^ 1440r/min的轉(zhuǎn)速，攪拌淬火液；其中，每臺攪拌電機的功率^ 5. 5Kw。 在本實施例中，制件的材質(zhì)為含20Cr、20CrMnTi、Q345、以及35CrMo等中低淬透性材質(zhì)的黑色金屬，對應(yīng)的淬火液為NaCl水溶液，該NaCl水溶液的體積濃度為5_15%、淬火烈度H > 4，在此體積濃度范圍內(nèi)，隨著NaCl水溶液濃度的提高，淬火烈度增大。這里，淬火烈度H是一個相對值，它以18t:的靜水的冷卻能力作為標準，H二 1 ;當大于1時，說明該介
質(zhì)冷卻能力比水大。
實施例二 與上述實施例不同的是，在本實施例中，制件的材質(zhì)為含20SiMn2MoV、 35CrMo 、 42CrMo、以及40CrNiMo等中低淬透性材質(zhì)的黑色金屬，對應(yīng)的淬火液為水溶性聚合物淬火 液UC0NA (英文全稱為UC0N Quenchant A)，該UC0NA的體積濃度為2-25 % 、淬火烈度H為 1.5-4，在此體積濃度范圍調(diào)整，隨著濃度的增加，淬火烈度減小。 在本實施例中，UC0NA是由美國聯(lián)碳(Union Carbide)所生產(chǎn)的水溶性聚合物淬 火液，適合黑色金屬及有色金屬熱處理?？梢杂迷谛×慵木W(wǎng)帶爐的熱處理，適合各種感應(yīng) 淬火及火焰淬火，適合噴射和浸漬等淬火方式，如齒輪、機軸、凸輪軸等部件，以及幾何外型 復(fù)雜、較高冶金要求的工件。 上述各實施例中、低碳合金結(jié)構(gòu)鋼制件的淬火方法，作為一種高溫快速加熱的強 烈淬火技術(shù)，可以應(yīng)用于中、低碳合金結(jié)構(gòu)鋼制件的熱處理，即高溫快速奧氏體化后用NaCl 水溶液或水溶性聚合物淬火液UC0NA劇烈攪拌淬火，具體的，將高溫快速加熱奧氏體化與 強烈淬火技術(shù)融為一體，以高于正常奧氏體化溫度100-20(TC的爐溫快速將制件加熱，制件 透燒后，根據(jù)材質(zhì)選擇性放入具有高速攪拌的NaCl水溶液或水溶性聚合物淬火液UC0NA的 淬火槽中，進行淬火，其中，NaCl水溶液的淬火烈度H > 4，水溶性聚合物淬火液UC0NA的淬 火烈度H在1.5-4之間。 綜上所述，本發(fā)明各實施例中、低碳合金結(jié)構(gòu)鋼制件的淬火方法，可以達到以下有 益效果 (1)將高溫快速加熱奧氏體化技術(shù)與強烈淬火技術(shù)融為一體，用于中、低碳合金結(jié) 構(gòu)鋼的熱處理，采用高溫快速加熱的方式，代替了傳統(tǒng)的加熱方式，使熱處理的保溫時間大 大縮短，節(jié)能效果顯著； (2)用劇烈攪拌的NaCl水溶液或水溶性聚合物淬火液UC0NA取代了淬火油，在增 加被淬火制件有效硬化層深度的同時，免除了油在高溫中揮發(fā)所致的環(huán)境污染，可以大大 改善了作業(yè)環(huán)境； (3)高溫快速加熱強烈淬火制件，在馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，進行快速而均勻的冷卻，使表 面形成一層具有高壓應(yīng)力的淬火層，在增加有效硬化層深度的同時，中碳合金結(jié)構(gòu)鋼得到 更多的碟狀馬氏體，低碳合金結(jié)構(gòu)鋼得到更多的板條馬氏體，經(jīng)回火后有效提高了鋼制件 的強韌性，尤其是低溫沖擊韌性； (4)該工藝技術(shù)操作簡單，易于掌握，無畸變和開裂的風險，尤其是用UC0NA水溶 液淬火的制件還具有不用清洗，回火后制件不生銹的功效。 最后應(yīng)說明的是以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明， 盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可 以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的 保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種中、低碳合金結(jié)構(gòu)鋼制件的淬火方法，其特征在于，包括如下步驟a、將待淬火的中、低碳合金結(jié)構(gòu)鋼制件放在淬火爐中，加熱至爐溫高于正常奧氏體化溫度100-200℃時，進行保溫，直至所述制件透燒；b、選擇與所述制件的材質(zhì)對應(yīng)的淬火液，加入淬火槽，并劇烈攪拌；待透燒后，將所述制件放入所述淬火液中，進行淬火。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的中、低碳合金結(jié)構(gòu)鋼制件的淬火方法，其特征在于，在步驟a中所述正常奧氏體化溫度包括亞共析鋼的正常奧氏體化溫度為AC3+(30-50) t:，共析鋼 和過共析鋼的正常奧氏體化溫度為AC, (30-50) °C ;所述保溫的時間t按公式t = KD計算，其中，K為保溫時間系數(shù)，K取0. 1-0. 5min/mm， D為所述制件的有效壁厚。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的中、低碳合金結(jié)構(gòu)鋼制件的淬火方法，其特征在于，在步驟b 中，所述劇烈攪拌具體為采用攪拌電機攪拌淬火液，所述攪拌電機的轉(zhuǎn)速^ 1440r/min。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的中、低碳合金結(jié)構(gòu)鋼制件的淬火方法，其特征在 于，在步驟b中，所述淬火液為NaCl水溶液，所述NaCl水溶液的體積濃度為5_15%、淬火烈 度H^ 4。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的中、低碳合金結(jié)構(gòu)鋼制件的淬火方法，其特征 在于，在步驟b中，所述淬火液為水溶性聚合物淬火液UCONA，所述UCONA的體積濃度為 2-25X、淬火烈度H為1. 5-4。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的中、低碳合金結(jié)構(gòu)鋼制件的淬火方法，其特征在于，所述制件 的材質(zhì)為包含20Cr、20CrMnTi、 Q345、以及35CrMo的中低淬透性材質(zhì)的黑色金屬。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的中、低碳合金結(jié)構(gòu)鋼制件的淬火方法，其特征在于，所述制件 的材質(zhì)為包含20SiMn2MoV、35CrMo、42CrMo、以及40CrNiMo的黑色金屬。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種中、低碳合金結(jié)構(gòu)鋼制件的淬火方法，包括如下步驟a、將待淬火的中、低碳合金結(jié)構(gòu)鋼制件放在淬火爐中，加熱至爐溫高于正常奧氏體化溫度100-200℃時，進行保溫，直至所述制件透燒；b、選擇與所述制件的材質(zhì)對應(yīng)的淬火液，加入淬火槽，并劇烈攪拌；待透燒后，將所述制件放入所述淬火液中，進行淬火。本發(fā)明所述淬火方法，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中能耗大和環(huán)保性差等缺陷，以實現(xiàn)能耗低、環(huán)保性好、強韌性和不易生銹的優(yōu)點，可以滿足吊索具行業(yè)低溫沖擊韌性的需求。
文檔編號C21D1/18GK101693941SQ200910162349
公開日2010年4月14日 申請日期2009年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月13日
發(fā)明者丁得剛, 劉恩宏, 張洪江, 楊建國, 王淼, 馬秀英 申請人:巨力索具股份有限公司;