专利名称：工件悬挂方式喷液、浸液和空冷组合控制淬火冷却方法
技术领域：
本发明涉及的是一种控制淬火冷却方法，特别是一种工件悬挂方式喷液、浸液和空冷组合控制淬火冷却方法。属于金属材料热处理领域。
背景技术：
淬火是指将钢件加热到AC3或AC1点以上某一温度，保持一定时间，然后以适当速度冷却获得预期组织的热处理工艺。为了获得预期的组织和性能，许多常规的、特殊的以及组合的冷却方法、设备被采用。采用浸入式水淬与喷淬相结合的复合冷却方法就是其中之一，其设备通常是由淬火槽、浸液淬火升降台、喷液淬火系统等组成，工作过程是首先是将拟淬火的工件放在浸液淬火升降台上，然后下降升降台使工件浸入淬火介质之中，待工件表层组织转变成为马氏体后浸液淬火使升降台上升到介质液面以上，进行缓慢冷却(喷淬、气淬(空冷))，当表层的温度反升到一定温度后使表层的马氏体转变为韧性较好的回火马氏体后再将工件浸入介质中。该类设备是通过浸液淬火升降台完成淬火过程快冷与慢冷转换的。这种通过设置升降台的方式完成浸液淬火与出液的冷却强度转换，使得计算机精确控制冷却工艺成为可能，并取代了传统的通过人工控制吊车的升降来控制淬火件的浸液与出液时间的方式。但是，对于重量较大的工件采用升降台方式入液淬火存在设备结构复杂、成本高和故障率高的问题。
经对现有技术的文献检索发现，中国专利申请号为CN200310123799.5，名称为“浸液与喷淬组合淬火的控制冷却设备”的专利，该项技术称淬火槽体的上部一侧的外部设置介质快速注入系统，在上部的另一侧的外部设置介质快速放出系统，淬火槽体内部一侧或两侧设置介质搅拌及均流系统，淬火槽体外部的一侧或两侧设置风机冷却系统，淬火槽体的上部设置能左右移动的上盖板，上盖板上设置喷嘴向下的上冷却喷嘴，载料台固定在淬火槽的上液面与下液面之间，载料台的下部设置喷嘴向上的下冷却喷嘴；淬火槽体与介质快速注入系统、介质快速放出系统和风机冷却系统是联通的。采用该设备进行淬火，使大尺寸、大重量淬火件的控制浸液淬火成为可能，但要求将加热的淬火件预先放置在一个载料台上，然后进行喷液与浸液的冷却过程，比较适合处理不易产生畸变的形状简单和有相当厚度的方形淬火件。而对于大重量的长轴类工件卧式放置，无法实现旋转情况下的淬火，如果也放置在载料台上进行浸液与出液的淬火过程就会产生单面先冷却而产生大的畸变的问题；如果采用先喷液后浸液的方式淬火，由于有载料台的存在遮挡了淬火件与载料台接触部分的喷水效果，同样会有冷却不均匀的问题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足和缺陷，提出一种工件悬挂方式喷液、浸液和空冷组合控制淬火冷却方法，使其避免了由于载料台的遮挡而产生的喷液冷却不均匀的问题。本发明针对的产品对象可以是各种形状的工件，特别是大重量和采用卧式放置淬火的轴类件、曲轴、筒类件、细长比大的各类不同形状的工件，解决了因冷却不均匀造成的畸变增大的问题，同时也节省了载料台所需的材料，并因不存在载料台而使清除设备中的氧化皮变得容易。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明方法采用了一个可将淬火件悬挂吊起的吊具和一个将淬火件放在固定位置可实现喷液和浸液组合淬火的淬火槽；所述吊具由吊环、钩子和放置杆组成，吊环用于与吊车的吊钩进行连接，钩子用于钩住淬火件并将其移动，放置杆用于将吊具放置在淬火槽的预定的支撑位置；所述淬火槽，在其槽口部两侧各设置一个放置座用于放置吊具的放置杆，在淬火槽的淬火区域的两侧设置喷液管，同时淬火槽具有实现介质的快速注入和介质快速放出的浸液淬火功能；根据工艺要求进行喷液淬火和浸液淬火。
本发明包括步骤如下首先将吊具挂在吊车上，通过吊具底部的钩子将卧式放置的淬火件钩住并转移向淬火槽的淬火区域，将吊具的放置杆放置在淬火槽的预定的支撑位置的放置座上，使淬火件正好处于淬火槽的淬火区域；然后根据工艺要求进行喷液淬火和浸液淬火喷液淬火采用在淬火槽的淬火区域中淬火件的两侧设置喷管，喷管采用在水管面向淬火件的方向上开孔的方法或采用在水管面向淬火件方向上安装喷嘴的方法，喷液淬火的介质采用泵通过管路连接提供；
浸液淬火是采用泵将介质快速注入淬火槽内，然后再通过一个阀门将介质放出的方法。
对于合金钢采用在喷液的同时进行介质的快速注入将工件全部浸没，当工件的表层已经转变为马氏体，心部或某一指定部位接近马氏体开始转变温度时，将注入的介质快速放出，使工件在空气中进行缓慢冷却，此时心部热量传向表层使表层马氏体发生自回火，马氏体发生自回火后性能由脆性转变为韧性，避免了随后冷却过程中开裂的发生，根据工艺要求可以反复进行上述的喷液、浸液和出液空冷的工艺过程。采用该工艺的优点是(1)在浸液时采用了喷液的同时浸液的方式入液，减少了由于单面浸液的畸变量；(2)由于采用了浸液与空冷相结合的控制时间冷却使合金钢可以采用水为介质进行淬火，在力学性能提高的同时而不发生开裂。
对于碳钢由于其淬透性比合金钢低，可以采用在喷液的同时进行浸液的过程，该工艺可以根据工艺要求将淬火件一直冷却到淬火件的要求性能的部位的温度低于马氏体转变温度后出介质，碳钢采用本发明方法入液淬火冷却可以避免入液时的单面冷却，减小了畸变量。
与现有技术相比，本发明是在对各种淬火冷却方法分析和尝试的基础上设计的，尤其是大重量、采用卧式放置和无法在淬火过程中进行旋转淬火的轴类件、曲轴、筒类件、细长比大的各类不同形状的工件，由于在浸液的同时采用喷液方式对淬火件进行冷却，解决了因冷却不均匀造成的畸变增大的问题，同时也节省了制造载料台所需的材料，并因省去了载料台而使清除设备中的氧化皮变得容易。
具体实施例方式
以下对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1本实例的处理产品对象为重量超过1吨，无法进行旋转淬火的细长轴类零件，材料为中碳合金钢，要求调质处理后的力学性能较高，采用传统油淬达不到性能要求，需要采用水作为淬火介质。采用本发明的方法进行淬火，即工件悬挂方式喷液、浸液和空冷组合控制淬火冷却方法，具体淬火过程如下将吊具挂在吊车上，通过吊具底部的钩子将卧式放置的淬火件钩住并转移向淬火槽的淬火区域，将吊具的放置杆放置在淬火槽的预定的支撑位置的放置座上，使淬火件正好处于淬火槽的淬火区域，然后根据工艺要求进行喷液淬火、浸液和出液等淬火过程。具体工艺过程为采用在喷液的同时进行介质的快速注入将工件全部浸没，至工件的表层转变为马氏体，心部或某一指定部位接近马氏体开始转变温度时，将注入的介质快速放出，使工件在空气中进行缓慢冷却，此时心部热量传向表层使表层马氏体发生自回火，马氏体发生自回火后性能由脆性转变为韧性，避免了随后冷却过程中开裂的发生。根据工艺要求可以反复进行上述的喷液、浸液和出液空冷的工艺过程。采用该工艺的优点是(1)在喷液的同时进行浸液，减少了由于单面浸液的畸变量；(2)由于采用了浸液与空冷相结合的控制时间冷却使合金钢可以采用水为介质进行淬火，在力学性能提高的同时而不发生开裂。
实施例2本实例的处理产品对象为重量超过1吨，无法进行旋转淬火的曲轴毛坯，材料为中碳钢，采用水作为淬火介质。采用本发明的方法进行淬火，即工件悬挂方式喷液、浸液和空冷组合控制淬火冷却方法。具体淬火过程如下将吊具挂在吊车上，通过吊具底部的钩子将卧式放置的淬火件钩住并转移向淬火槽的淬火区域，将吊具的放置杆放置在淬火槽的预定的支撑位置的放置座上，此时淬火件正好处于淬火槽的淬火区域，然后根据工艺要求进行喷液淬火、浸液和出液等淬火过程。由于碳钢淬透性比合金钢低，可以采用在喷液的同时进行浸液的过程，该工艺可以根据工艺要求将淬火件一直冷却到淬火件的要求性能的部位的温度低于马氏体转变温度，比如45钢可以冷却到心部温度低于300℃。中碳钢采用本发明方法入液淬火冷却可以减轻入液时的单面冷却的不均匀性。
实施例3本实例的处理产品对象为重量超过1吨的长板类零件，材料为合金钢，采用水作为淬火介质。采用本发明的方法进行淬火，即工件悬挂方式喷液、浸液和空冷组合控制淬火冷却方法。具体淬火过程如下将吊具挂在吊车上，通过吊具底部的钩子将卧式放置的淬火件钩住并转移向淬火槽的淬火区域，将吊具的放置杆放置在淬火槽的预定的支撑位置的放置座上，使淬火件正好处于淬火槽的淬火区域，然后根据工艺要求进行喷液淬火、浸液和出液等淬火过程，具体工艺过程为采用在喷液的同时进行介质的快速注入将工件全部浸没，至工件的表层转变为马氏体，心部或某一指定部位接近马氏体开始转变温度时，将注入的介质快速放出，使工件在空气中进行缓慢冷却，此时心部热量传向表层使表层马氏体发生自回火，马氏体发生自回火后性能由脆性转变为韧性，避免了随后冷却过程中开裂的发生。根据工艺要求可以反复进行上述的喷液、浸液和出液空冷的工艺过程。采用该工艺的优点是由于采用了浸液与空冷相结合的控制时间冷却使合金钢可以采用水为介质进行淬火，在力学性能提高的同时而不发生开裂。
权利要求
1.一种工件悬挂方式喷液、浸液和空冷组合控制淬火冷却方法，其特征在于，包括步骤如下首先将吊具挂在吊车上，通过吊具底部的钩子将卧式放置的淬火件钩住并转移向淬火槽的淬火区域，将吊具的放置杆放置在淬火槽的预定的支撑位置的放置座上，使淬火件正好处于淬火槽的淬火区域；然后根据工艺要求进行喷液淬火和浸液淬火喷液淬火采用在淬火槽的淬火区域中淬火件的两侧设置喷管，喷管采用在水管面向淬火件的方向上开孔的方法或采用在水管面向淬火件方向上安装喷嘴的方法，喷液淬火的介质采用泵通过管路连接提供；浸液淬火是采用泵将介质快速注入淬火槽内，然后再通过一个阀门将介质放出的方法。
2.根据权利要求1所述的工件悬挂方式喷液、浸液和空冷组合控制淬火冷却方法，其特征是，对于合金钢，采用在喷液的同时进行介质的快速注入将工件全部浸没，当工件的表层已经转变为马氏体，心部或某一指定部位接近马氏体开始转变温度时，将注入的介质快速放出，使工件在空气中进行缓慢冷却，此时心部热量传向表层使表层马氏体发生自回火。
3.根据权利要求1所述的工件悬挂方式喷液、浸液和空冷组合控制淬火冷却方法，其特征是，对于碳钢，采用在喷液的同时进行浸液的过程，该工艺根据工艺要求将淬火件一直冷却到淬火件的要求性能的部位的温度低于马氏体转变温度后出介质。
全文摘要
一种工件悬挂方式喷液、浸液和空冷组合控制淬火冷却方法，属于金属材料热处理领域。本发明采用一个吊具和一个淬火槽，所述吊具由吊环、钩子和放置杆组成，所述淬火槽，在槽口部两侧各设置一个用于放置吊具的放置杆的放置座，在淬火槽的淬火区域的两侧设置喷液管；将吊具挂在吊车上，通过吊具底部的钩子将卧式放置的淬火件钩住并转移向淬火槽的淬火区域，将吊具的放置杆放置在淬火槽的预定的支撑位置的放置座上，此时淬火件正好处于淬火槽的淬火区域，然后根据工艺要求进行喷液淬火、浸液淬火和空冷的组合。本发明解决了金属淬火因冷却不均匀造成的畸变增大的问题。
文档编号C21D9/00GK1962893SQ20061011924
公开日2007年5月16日 申请日期2006年12月7日 优先权日2006年12月7日
发明者陈乃录, 左训伟, 张伟民, 张幸 申请人:上海交通大学