本发明涉及金属材料热处理技术领域，尤其涉及一种合金钢轴头水淬可控冷却工艺。
背景技术：
轴头是8-10t大吨位叉车驱动桥总成的关键受力零件之一，如果在使用中断裂，会使整机损坏甚至发生伤亡事故。因此对轴头的使用寿命、可靠性、安全性要求很高。轴头用35crmo材料制造，截面变化大，形状复杂。要求调质处理，硬度要求285~341hbs。长期以来一直用油（淬火油）淬火，质量稳定，但在淬入油槽及后续的回火过程中产生了大量油烟，弥漫在空气中，造成环境污染。在连续淬火过程中，油温过高，还有着火的风险。但是用常温水淬火，由于水的冷却速度比油快得多，尤其是在马氏体转变区，结果发现有30%的轴头开裂，质量无法保证。如何设计一种工件质量稳定可靠的合金钢轴头水淬可控冷却工艺是本发明所要解决的技术问题。
技术实现要素：
本发明针对现有技术的不足，提供一种工件质量稳定可靠的合金钢轴头水淬可控冷却工艺。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
一种合金钢轴头水淬可控冷却工艺，包括以下步骤：
（1）将若干待处理合金钢轴头分为两批，设为第一批和第二批，第一批和第二批的重量比为4:3，然后将两批待处理合金钢轴头都在850℃下进行保温处理；
（2）向水箱内注入水，注入水的重量和待处理合金钢轴头总重量的比为3.5-4.5：1；
（3）将水箱内的水升至45℃，然后将经过850℃保温处理后的第一批待处理合金钢轴头淬入水箱的水中，向水箱的水中通入压缩空气进行搅拌，120s后工件出水，第一批合金钢轴头冷却结束；由于合金钢轴头的温度较高，此时水箱内水的温度升至60-65℃，然后将经过850℃保温处理后的第二批待处理合金钢轴头淬入水箱中，200s后工件出水，第二批合金钢轴头冷却结束；
（4）将淬火后的合金钢轴头放入回火炉中进行回火，回火温度为565-575℃，回火时间为5h，整个水淬冷却工艺完成。
优选的，所述的一种合金钢轴头水淬可控冷却工艺，所述水箱中注入水的重量和待处理合金钢轴头总重量的比优选为4:1。
一种用于合金钢轴头水淬可控冷却工艺的水箱，包括箱体，所述的箱体为长方体结构，所述的箱体内设置有水槽，所述水槽的底部布设有气管，所述的气管上开设有气孔，所述的气管和外部压缩空气连通。
优选的，所述的一种用于合金钢轴头水淬可控冷却工艺的水箱，所述的气管成“#”字型设置。
本发明的优点在于：①用水淬火，生产车间无油烟污染，做到洁净化生产，保护了环境和操作工的身心健康，符合国家对环保的要求；②节约资源及生产成本，用油淬火，需要较大油槽，如20吨淬火油，成本就要30-40万，水相对于油成本低廉的多；③没有了油淬火时可能引起着火的不安全因素；④采用水可控冷却淬火，硬度达到要求，经探伤无裂纹，工件质量稳定可靠。
附图说明
图1为合金钢轴头结构示意图。
图2为本发明水箱的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种合金钢轴头水淬可控冷却工艺，包括以下步骤：
（1）将70个待处理合金钢轴头分为两批，设为第一批和第二批，第一批为40个，第二批为30个，每个合金钢轴头重40kg，然后将两批待处理合金钢轴头都在850℃下进行保温处理；
（2）向水箱内注入11200kg的室温水；
（3）将水箱内的水升至45℃（实际生产操作中，先淬火45钢等普通碳钢件工件即可将水温由常温升至45℃），然后将经过850℃保温处理后的第一批待处理合金钢轴头淬入水箱的水中，向水箱的水中通入压缩空气进行搅拌，120s后工件出水，第一批合金钢轴头冷却结束；由于合金钢轴头的温度较高，此时水箱内水的温度升至65℃，然后将经过850℃保温处理后的第二批待处理合金钢轴头淬入水箱中，200s后工件出水，第二批合金钢轴头冷却结束；
（4）将淬火后的合金钢轴头放入回火炉中进行回火，回火温度为570℃，回火时间为5h，整个水淬冷却工艺完成。
一种用于合金钢轴头水淬可控冷却工艺的水箱，包括箱体1，所述的箱体1为长方体结构，所述的箱体1内设置有水槽2，所述水槽2的底部布设有气管3，所述的气管3上开设有气孔4，所述的气管3和外部压缩空气连通。
优选的，所述的气管3成“#”字型设置。
本发明的原理为：常温水淬火时，在淬火临界温度区650-550℃，水正处于蒸汽膜阶段，冷却速度不快，不到200℃/秒；工件冷却到400℃时水进入沸腾阶段，亦即淬火危险区域，冷却速度反而相当快，对20℃水，在340℃左右冷速达到最大。可见，常温的水的冷却特性限制了其应用，在生产实践中水只是作为一些形状简单的碳钢的淬火介质，合金钢通常用油淬火。通过控制水与淬火工件的质量比和水的初始温度实现淬火工件在冷却初期的快速冷却和借助水温的升高实现淬火工件在低温阶段的缓慢冷却，水的数量相对工件越少，水运动的程度越剧烈，可观察到淬火槽中全部介质都发生了剧烈运动，这种运动在大量水淬火时是没有的；同时，生产中通压缩空气促使水循环，水的流动大大降低了表面蒸汽膜的稳定性，使得蒸汽膜阶段较早结束，从而增大了冷却速度，提高水在淬火临界区域冷却能力，蒸汽膜阶段缩短，水的特性温度tv上移，最大冷却速度对应的温度也上移，从而避开马氏体转变区，通过淬火时的热交换过程，使作为淬火介质的水温上升，最大冷却能力大幅降低，水温在60-70℃区间的冷却能力发生突变，最大冷速大幅降低；此时的水和20号机油的冷却特性曲线具有较高的一致性。
用水淬火，生产车间无油烟污染，做到洁净化生产，保护了环境和操作工的身心健康，符合国家对环保的要求；节约资源及生产成本，用油淬火，需要较大油槽，如20吨淬火油，成本就要30-40万，水相对于油成本低廉的多；没有了油淬火时可能引起着火的不安全因素；采用水可控冷却淬火，硬度达到要求，经探伤无裂纹，工件质量稳定可靠。
需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。