1.本发明涉及一种钢的热处理方法，尤其涉及一种钢的细晶强韧化单介质-双介质淬火冷却方法。
背景技术：
2.现有技术钢的细晶强化，能源和资源消耗大、污染严重、成本高、大截面钢件1/2t处质量技术指标难以达标；现有技术特征是：
3.钢的细晶强化是在钢中加入：降低临界点的合金元素，如mn、 cr、mo等；提高形核率，阻止热状态时奥氏体晶粒长大的微合金元素，如ti、nb、v等；致使钢的屈服强度的提高大于抗拉强度的提高和屈强比值增大，由此对屈服强度提高和屈强比值加以限制，屈服强度提高不得超过标准值的110％，屈强比值不得超过0.9；钢的细晶强化屈强比标准值为0.85(450mpa/530mpa)；钢的细晶强化效果的一致性是依靠微合金元素(ti、nb、v等)成分的运作；
4.共析钢和过共析钢的预冷温度为低于a1温度，在加热炉中预冷，转入加热至低于a1温度炉中预冷，例如：crwmn钢a1为730℃，转入加热至(700～720)℃炉中预冷；亚共析钢的预冷温度为低于ar3温度，例如：45钢ar3为751℃，预冷温度为(740～750)℃；
5.钢在油中冷却几秒钟，起预冷作用，再转入水中冷却；
6.提高钢的淬硬性和淬透性，是在钢中加入足够量稳定过冷奥氏体的合金元素，改变c-曲线形状和使c-曲线向右推移，降低临界淬火速度来实现提高淬火冷却速度，以提高钢的淬硬性和淬透性；低碳低合金钢的淬透性至水冷端距离为(18～20)mm；
7.低淬透性钢单介质淬火水冷至～80℃温度，出水空冷至室温；高淬透性钢单介质淬火在能控温的熔融盐浴或热油中直接冷却至马氏体转变开始温度ms偏高温度，使用时需要加热至ms偏高温度，出熔融盐浴或热油空冷至室温，淬火加热温度比该钢号淬火加热温度高(30～80)℃；
8.低淬透性钢双介质淬火冷却介质为水-油，即水淬油冷；高淬透性钢双介质淬火冷却介质为熔融盐浴或热油-空气，钢在能控温的熔融盐浴或热油中冷却至马氏体转变开始温度ms偏高温度，再转入空气中冷却至室温；
9.上述问题能够采用本发明的技术方案进行解决。
技术实现要素：
10.为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的；
11.本发明的目的在于提供一种钢的细晶强韧化单介质-双介质淬火冷却方法，克服现有技术中的不足，运用“马氏体转变可逆性”规律，用热处理方法，特别是冷却方法，多次“水冷-回温”，以细晶强韧化。
12.本发明是这样实现的，其特征是方法为：
13.1.一种钢的细晶强韧化单介质-双介质淬火冷却方法，其特征是运用“马氏体转变
可逆性”规律，用热处理方法，特别是冷却方法，多次细晶强韧化；钢在奥氏体化过程中，为马氏体逆转变提供条件；具备马氏体逆转变条件的钢奥氏体化后，预冷后进行多次“水冷-回温”，直至冷却至室温；钢首次在水中冷却绕过c-曲线不稳定区至马氏体区未冷透，首次出水利用余热回温停止上升的温度为贝氏体转变开始温度bs+(50～100)℃，须低于珠光体转变温度t
p
，立即转入多次“水冷回温”，即立即转入多次在水中冷却至马氏体区未冷透，多次出水利用余热回温至低于珠光体转变温度t
p
以下，马氏体转变开始温度 ms以上，回温停止上升温度为下一次水冷的温度；钢的细晶强韧化单介质淬火前，最后一次在水中冷却至马氏体区未冷透，最后一次出水利用余热回温停止上升的温度——马氏体转变开始温度ms偏高或偏低温度为：单介质淬火进入水中冷却的温度，立即转入在水中进行单介质淬火冷却至马氏体区未冷透，出水利用余热回温停止上升温度的冷却为：进行多次“水冷-回温”，直至冷却至室温，即立即转入多次在马氏体区，在水-空气中进行细晶强韧化双介质淬火冷却未冷透，直至冷却至室温；钢冷却至室温，立即转入下一道热处理工序；
14.所述方法包括：
15.(一)钢的奥氏体化；
16.(二)钢的预冷；
17.(三)钢的控冷。
18.2.钢的奥氏体化为：
19.(一)钢的细晶强韧化单介质-双介质淬火加热温度、保温时间和升温速度为奥氏体相变完成，奥氏体晶粒不得长大，透烧、费用低，截面温度分布均匀化，减小加热热应力，为淬火水冷作准备；降低奥氏体转变开始温度as，提高马氏体转变开始温度ms，缩小as与 ms的温度差，为马氏体逆转变提供条件；
20.(二)钢的细晶强韧化单介质-双介质淬火阶梯预热次数、预热温度、保温时间和升温速度为透烧、费用低，截面温度分布均匀化，减小预热热应力，为淬火水冷作准备；降低奥氏体转变开始温度as，提高马氏体转变开始温度ms，缩小as与ms的温度差，为马氏体逆转变提供条件。
21.3.钢的预冷为：
22.(一)钢的a1温度为淬火过程中，预冷消耗孕育期的临界温度；
23.(1)钢的预冷温度tn≥a1温度，不消耗孕育期；
24.(2)钢的预冷温度tn＜a1温度，消耗孕育期；
25.(二)钢奥氏体化后，出炉在空气中预冷；
26.(三)钢的预冷温度tn为：
27.(1)共析钢和过共析钢预冷温度为ar1+(10～30)℃，须≥a1温度；
28.(2)亚共析钢预冷温度为ac
3-(10～20)℃，接近上相变点ac3温度；
29.(四)钢为预冷温度tn，立即转入在水中冷却。
30.4.钢的控冷为：
31.(一)钢的细晶强韧化单介质-双介质淬火运用“马氏体转变可逆性”规律，用热处理方法，特别是冷却方法，多次“水冷-回温”，既多次细晶强韧化，又提高淬硬性与淬透性，且减小畸变量和开裂倾向；
32.(二)具备马氏体逆转变条件的钢奥氏体化后，预冷后进行多次“水冷-回温”，直至
冷却至室温；钢首次水冷绕过c-曲线不稳定区至马氏体区未冷透，即首次水冷时间为：首次出水利用余热回温停止上升的温度为贝氏体转变开始温度bs+(50～100)℃，须低于珠光体转变温度t
p
；
33.(三)钢为首次回温温度，立即转入多次“水冷-回温”，即立即转入多次在水中冷却至马氏体区未冷透，即多次水冷时间为：多次出水利用余热回温至珠光体转变温度t
p
以下，马氏体转变开始温度ms以上，回温停止上升温度为下一次水冷的温度；
34.(四)钢的细晶强韧化单介质淬火前，最后一次水冷至马氏体区未冷透，最后一次出水利用余热回温停止上升的温度——马氏体转变开始温度ms偏高或偏低温度为：单介质淬火进入水中冷却的温度；
35.(五)钢为细晶强韧化单介质淬火进入水中冷却的温度，立即转入在水中进行单介质淬火冷却至马氏体区未冷透；
36.(六)钢的细晶强韧化单介质淬火水冷至马氏体区未冷透，即水冷时间为：出水利用余热回温停止上升温度——马氏体转变开始温度 ms偏低温度的冷却为：进行多次“水冷-回温”，直至冷却至室温，即立即转入多次在马氏体区，在水-空气中进行细晶强韧化双介质淬火冷却未冷透，直至冷却至室温；
37.(七)钢冷却至室温，立即转入下一道热处理工序。
38.5.水的温度控制在(15～35)℃。
39.与现有技术相比，本发明的有益效果是：用热处理方法多次细晶强韧化，抗拉强度提高大于屈服强度提高，降低屈强比值，节约能源和资源，保护环境，降低钢的成本和碳当量，提高焊接性能，解决大截面钢件1/2t处细晶强韧化难题。
附图说明
40.图1本发明钢的细晶强韧化单介质-双介质淬火冷却方法流程图，横坐标表示时间，t；纵坐标表示温度，℃。
41.图2钢的预冷温度对淬火结果影响示意图，横坐标表示时间，lgτ；纵坐标表示温度，℃；a1为钢淬火过程中，预冷消耗孕育期临界温度，℃； y
s1
点和y
c1
点分别为钢表面和心部1/2t处预冷至y点稍高于a1温度，不消耗孕育期，淬火能转变成马氏体；y
s2
点和y
c2
点为钢表面和心部1/2t处预冷至y点稍低于a1温度，消耗孕育期时间稍长，淬火转变成马氏体深度稍浅；y
s3
点和y
c3
点为钢表面和心部1/2t处预冷至y 点比y
s2
点和y
c2
点偏离a1温度更低，消耗孕育期时间更长，淬火不能转变成马氏体；vk为钢的淬火临界冷却速度。
42.图2-1 是图2钢的预冷温度对淬火结果影响示意图的截图。
43.图3钢的理想淬火冷却曲线示意图，横坐标表示时间，lgτ；纵坐标表示温度，℃；t
p
为c-曲线不稳定区——鼻尖部温度，℃；1 为高淬透性钢在马氏体转变开始温度ms偏高温度以下的冷却线，2 为低淬透性钢在马氏体转变开始温度ms偏低温度以下的冷却线。
44.图4本发明钢的细晶强韧化单介质-双介质淬火冷却方法示意图，横坐标表示时间，lgτ；纵坐标表示温度，℃；tcst(y)为钢预冷至 y点≥a1温度的淬火冷却开始温度；a1为钢淬火过程中，预冷消耗孕育期的临界温度，℃；t
p
为珠光体转变温度和c-曲线不稳定区——鼻尖部温度，℃；bs为贝氏体转变开始温度，℃；ms为马氏体转变开始温度，℃；vk为钢的淬火临界冷却速度；s为钢表面冷却曲线，c 为钢心部1/2t处冷却曲线。
45.图5现有技术钢的单介质淬火示意图，横坐标表示时间，lgτ；纵坐标表示温度，℃；vk为钢的淬火临界冷却速度；s为钢表面冷却曲线，s1为高淬透性钢表面冷却线，s2为低淬透性钢表面冷却线， c为钢心部1/2t处冷却曲线。
46.图6现有技术钢的双介质淬火示意图，横坐标表示时间，lgτ；纵坐标表示温度，℃；vk为钢的淬火临界冷却速度；s为钢表面冷却曲线，s1为高淬透性钢表面冷却线，s2为低淬透性钢表面冷却线， c为钢心部1/2t处冷却曲线。
具体实施方式
47.下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
48.现将参照图解说明于附图中的几个推荐的实施例详细地描述本发明，在以下的描述中，为了使本发明能被彻底理解，提出几个具体的细节，但显然，对于本专业技术人员，没有这些具体细节中的某一些或全部，也可以实施本发明；在某些示例中，为了避免不必要地使本发明变得模糊不清，对于众所周知的处理步骤没有作详细的描述。
49.热处理难度系数是钢奥氏体化(奥氏体相变完成，钢的温度场温度均匀化，奥氏体晶粒不得长大，费用低)后，在水中冷却，其心部1/2t处冷却至低于ar1的某一温度时，发生分解而转变成马氏体(或下贝氏体)的难易程度；其值越大，心部1/2t处获得马氏体(或下贝氏体)组织难度越大。
50.热处理难度系数按右式计算：n＝v/s
51.式中n——热处理难度系数(mm)；
52.v——钢的冷却体积(mm3)；
53.s——钢的冷却面积(mm2)；
54.如图1所示，本发明是这样实现的，方法为：
55.1.一种钢的细晶强韧化单介质-双介质淬火冷却方法，其特征是运用“马氏体转变可逆性”规律，用热处理方法，特别是冷却方法，多次“水冷-回温”，多次细晶强韧化；钢在奥氏体化过程中，为马氏体逆转变提供条件；具备马氏体逆转变条件的钢奥氏体化ef后，预冷fy后进行多次“水冷-回温”，直至冷却至室温；钢首次在水——质量分数(5～10) ％nacl水溶液中，冷却yg绕过c-曲线不稳定区——鼻尖部温度t
p
至马氏体区未冷透，首次出质量分数(5～10)％nacl水溶液利用余热回温停止上升的温度h为贝氏体转变开始温度bs+(50～100)℃，须低于珠光体转变温度——c-曲线鼻尖部温度t
p
，立即转入多次“水冷回温”，即立即转入多次在质量分数(5～10)％nacl水溶液中，冷却至马氏体区未冷透，多次出质量分数(5～10)％nacl水溶液，利用余热回温至珠光体转变温度——c-曲线鼻尖部温度t
p
以下，马氏体转变开始温度ms以上，回温停止上升温度为下一次在质量分数(5～10)％nacl水溶液中冷却的温度；钢的细晶强韧化单介质淬火前，最后一次为第二次在质量分数(5～10)％nacl水溶液中冷却hj至马氏体区未冷透，最后一次为第二次出质量分数(5～10)％nacl水溶液，利用余热回温停止上升的温度 k——马氏体转变开始温度ms偏低温度为：单介质淬火进入质量分数(5～10)％nacl水溶液中冷却的温度，立即转入在马氏体区，在质量分数(5～10)％nacl水溶液中，进行单介质淬火冷却kl未冷透，出质量分数(5～10)％nacl水溶液，利用余热回温停止上升温度m的冷却为：进行多次“水冷-回温”，直至冷却至室温，即立即转入多次在马氏体区，在水——质量分数(5～10)％nacl水溶液-空气——静止空气中，进行
细晶强韧化双介质淬火冷却未冷透，直至冷却至室温p”；钢冷却至室温p”，立即转入下一道热处理工序；
56.所述方法包括：
57.(一)钢的奥氏体化；
58.(二)钢的预冷；
59.(三)钢的控冷。
60.钢的细晶强韧化是细晶强化在提高屈服强度时，同步提高韧性的强化方式；控制屈服强度与抗拉强度的比值，即降低屈强比值，使抗拉强度的提高大于屈服强度的提高，以提高韧性，有利于钢的安全性和冷加工性能，解决大截面钢件1/2t处细晶强韧化难题；
61.现有技术钢的细晶强化是在钢中加入：降低临界点的合金元素，如mn、cr、mo等；提高形核率，阻止热状态时奥氏体晶粒长大的微合金元素，如ti、nb、v等；致使屈服强度的提高大于抗拉强度的提高，屈强比值增大，既消耗合金资源，提高钢的成本和碳当量，降低钢的焊接性能，又对钢的安全性和冷加工性能不利；正是由于屈服强度提高大于抗拉强度提高，屈强比值增大，对钢的安全性和冷加工性能不利，因此，对钢的屈服强度的提高和屈强比值加以限制，屈服强度的提高不得超过标准值的110％，屈强比值不得超过0.9；
62.本发明运用钢的“马氏体转变可逆性”规律，用热处理方法，特别是冷却方法，多次“水冷-回温”，多次细晶强韧化；钢在奥氏体化过程中，降低奥氏体转变开始温度as，提高马氏体转变开始温度ms，缩小as与ms的温度差，为马氏体逆转变提供条件；具备马氏体逆转变条件的钢奥氏体化后，预冷后水冷绕过c-曲线不稳定区——鼻尖部温度t
p
，且须冷却至马氏体转变开始温度ms以下后，即冷却至马氏体区未冷透，马氏体晶核随温度下降逐渐长大；出水利用余热回温，温度上升，马氏体反过来又同步随温度上升而缩小，即细晶强韧化，且进行多次“水冷-回温”，直至冷却至室温，多次细晶强韧化，使抗拉强度提高大于屈服强度提高，屈强比值减小，既节约合金资源，降低钢的成本和碳当量，提高钢的焊接性能，又提高钢的韧性，即提高钢的安全性和冷加工性能，解决大截面钢件1/2t处细晶强韧化难题；
63.低碳低合金astm a694f65钢，碳当量ce≤0.43，有效厚度160 mm，热处理难度系数n为53.1，按本发明和钢的等温回火冷却方法进行q+t热处理后，经本体取样检测1/2t处各项性能和组织均已达标：
64.(1)性能：
65.1)现有技术低碳低合金钢的淬透性至水冷端距离为(18～20)mm，本发明使低碳低合金astm a694f65钢，有效厚度160mm 1/2t处各项质量技术指标全部达标，淬透性提高至水冷端距离为80mm以上；
66.2)现有技术低碳低合金astm a694f65钢细晶强化的屈强比标准值为0.85(450mpa/530mpa)，本发明用热处理方法，特别是冷却方法细晶强韧化的屈强比值为0.79(500mpa/635mpa)，即屈服强度是现有技术标准值的111％，抗拉强度是现有技术标准值的120％，抗拉强度的提高大于屈服强度的提高，屈强比值比现有技术标准值减小0.06，提高了钢的韧性，即提高钢的安全性和冷加工性能；
67.3)现有技术细晶强化效果的一致性是依靠微合金元素(ti、nb、 v等)成分运作，晶粒进一步细化从经济方面提高生产成本和增加消耗合金资源是不合适的，从性能方面对屈服强度的提高和屈强比值是加以限制的；本发明用热处理方法，特别是冷却方法——钢的
细晶强韧化单介质-双介质淬火冷却方法，多次“水冷-回温”，多次细晶强韧化，不增加生产成本，不增加消耗合金资源，使抗拉强度提高大于屈服强度提高，屈强比值减小，韧性切向和轴向ak值是现有技术标准值的3 倍以上，延伸率δ值是现有技术标准值的140％；
68.(2)组织：本发明钢的淬火加热温度比原淬火加热温度高(10～ 30)℃，金相组织晶粒度反而比原晶粒度细1～2级；这是由马氏体逆转变多次形成，进行多次“水冷-回温”，多次细化晶粒所致；
69.终上所述，本发明钢的强度和塑性、韧性同步提高，解决强度和塑性、韧性倒置难题，有利于在发展钢的强韧化热处理方面，获得高强度和高塑性、高韧性配合，且有利于进一步细晶强韧化。
70.2.钢的奥氏体化为：
71.(一)钢的细晶强韧化单介质-双介质淬火加热温度、保温时间和升温速度为奥氏体相变完成，奥氏体晶粒不得长大，透烧、费用低，截面温度分布均匀化，减小加热热应力，为淬火水冷作准备；降低奥氏体转变开始温度as，提高马氏体转变开始温度ms，缩小as与 ms的温度差，为马氏体逆转变提供条件，以细晶强韧化；
72.(1)钢的单介质-双介质淬火加热温度ef为：
73.1)低淬透性钢单介质-双介质淬火加热温度ef按下列原则确定：
74.①
钢的热处理难度系数n≥30mm，加热温度ef为比该钢号淬火加热温度高(10～30)℃；
75.②
钢的热处理难度系数n＜30mm，加热温度ef为比该钢号淬火加热温度高(0～10)℃；
76.2)高淬透性钢单介质-双介质淬火加热温度ef为该钢号淬火加热温度下限值，比现有技术单介质淬火加热温度降低(30～80)℃；这是由于：
77.①
现有技术高淬透性钢单介质淬火在能控温的熔融盐浴或热油中直接冷却至马氏体转变开始温度ms偏高温度，使用时需要加热至马氏体转变开始温度ms偏高温度，由于冷却介质温度高，因此冷却能力弱，其淬火加热温度比该钢号淬火加热温度高(30～80)℃，以使 c-曲线向右推移，降低临界淬火速度来实现提高淬火冷却速度，以提高钢的淬硬性和淬透性；本发明钢在水中冷却，水的冷却能力强，不需要提高淬火加热温度，又多次“水冷-回温”，直至冷却至室温，即提高钢冷却表面能量，增大钢冷却表面与冷却介质水的能量差，且使钢的温度场温度均匀化，提高水的冷却能力和改善水的冷却性能，从而提高钢在水中淬火冷却速度、冷却均匀性和冷却效率；
78.②
现有技术提高钢的淬火加热温度，奥氏体晶粒长大，溶入奥氏体中的碳含量增加，马氏体转变开始温度ms下降，as不变，增大as与ms的温度差，不利于钢的细晶强韧化；反之，本发明钢的淬火加热温度为该钢号淬火加热温度下限值，获得细小均匀的奥氏体晶粒，溶入奥氏体中的碳含量低，马氏体转变开始温度ms上升，as 不变，缩小as与ms的温度差，为马氏体逆转变提供条件，以细晶强韧化；因此本发明相比现有技术淬火加热温度降低(30～80)℃；
79.(2)钢的单介质-双介质淬火加热保温时间e1f1为；
80.钢的淬火加热保温时间e1f1，按下式计算：
81.τ
总
＝kz+az
×d×k82.式中τ
总
——钢的淬火加热保温的总时间，单位：min；
83.kz——钢的淬火加热保温时间基数，单位：min；
84.az——钢的淬火加热保温时间系数，单位：min/mm；
85.d——工件有效厚度，单位：mm；
86.k——工件装炉修正系数；
87.(3)钢的单介质-双介质淬火加热升温速度de为(150～200)℃/h；
88.(二)钢的细晶强韧化单介质-双介质淬火阶梯预热次数、预冷温度、保温时间和升温速度为透烧、费用低，截面温度分布均匀化，减小预热热应力，为淬火水冷作准备；降低奥氏体转变开始温度as，提高马氏体转变开始温度ms，缩小as与ms的温度差，为马氏体逆转变提供条件，以细晶强韧化；
89.钢的预热渐次增温，致使沿钢截面温度分布均匀化，缩短在高温下内外均温所需时间，增快加热速度，即增快钢相变重结晶加热速度，奥氏体形成温度降低，降低奥氏体转变开始温度as；获得细小均匀奥氏体晶粒，溶入奥氏体中的碳含量少，提高马氏体转变开始温度 ms，从而缩小as与ms的温度差，为马氏体逆转变提供条件；
90.这是由于钢通过奥氏体相变重结晶的时间与加热速度成反比例关系，加热速度快，时间短，快速通过ac1温度；钢在高温停留时间短，奥氏体来不及长大，晶粒细小，溶入奥氏体中的碳含量少；
91.(1)钢的单介质-双介质淬火预热为两次阶梯预热ab和cd；
92.(2)钢的单介质-双介质淬火两次阶梯预热温度ab和cd为：
93.1)当加热温度ef为800℃时，则第一阶梯预热温度ab和第二阶梯预热温度cd分别为400℃和600℃；
94.2)当加热温度ef为950℃时，则第一阶梯预热温度ab和第二阶梯预热温度cd分别为500℃和700℃；
95.3)当加热温度ef为800℃～950℃之间时，第一阶梯预热温度 ab和第二阶梯预热温度cd分别按下式计算：
96.①
ab＝a
ab
(x-800)+b
ab
97.式中：ab——第一阶梯实际预热温度，℃；
98.x——实际加热温度ef，℃，取值范围：800≤x≤950；
99.a
ab
——第一阶梯预热温度范围ab与加热温度范围ef 的比值；
100.b
ab
——400℃；
[0101][0102][0103]
②
cd＝a
cd
(x-800)+b
cd
[0104]
式中：cd——第二阶梯实际预热温度，℃；
[0105]
x——实际加热温度ef，℃，取值范围：800≤x≤950；
[0106]acd
——第二阶梯预热温度范围cd与加热温度范围ef 的比值；
[0107]bcd
——600℃；
[0108][0109][0110]
举例：当实际加热温度x为890℃时，分别代入
①
和
②
，得：
[0111]
①
[0112]
②
[0113]
(3)钢的单介质-双介质淬火两次阶梯预热保温时间为：
[0114]
两次阶梯预热保温时间a1b1和c1d1，按下式计算：
[0115]
τ＝ay
×d×k[0116]
式中τ——两次阶梯预热保温时间，单位：min；
[0117]
ay——两次阶梯预热保温时间系数，单位：min/mm；
[0118]
d——工件有效厚度，单位：mm；
[0119]
k——工件装炉修正系数；
[0120]
各种钢的淬火(预热)保温时间基数kz及保温时间系数az、ay 见表1；工件装炉修正系数k见表2；
[0121]
表1：各种钢淬火(预热)保温时间基数kz及保温时间系数az、ay值
[0122][0123]
表2 淬火加热装炉修正系数k
[0124][0125]
工件加热的有效厚度(d)按照如下方法计算：
[0126]
①
圆柱体以直径作为有效厚度；
[0127]
②
正方形截面以边长作为有效厚度；
[0128]
③
矩形截面工件以短边作为有效厚度；
[0129]
④
板状零件，有效厚度为最大厚度之1.5倍；
[0130]
⑤
薄壁套类零件以壁厚作为有效厚度；
[0131]
孔径小于50mm，孔直径小于外圆直径的套筒类，则有效厚度为壁厚的两倍；
[0132]
当其有效厚度按下式计算：
[0133][0134]
式中d——工件有效厚度(mm)；
[0135]
d0——工件单边实际厚度(mm)；
[0136]
φ
内
——工件内圆直径(mm)；
[0137]
φ
外
——工件外圆直径(mm)；
[0138]
举例：工件od440
×
id160
×
l430mm
[0139]
d0＝(440-160)
÷
2＝140mm
[0140][0141][0142]
⑥
圆锥体工件以离小端处的直径作为有效厚度；
[0143]
⑦
形状复杂的零件以最大厚度计算，如刀具按工作部分的截面厚度计算；
[0144]
(4)钢的单介质-双介质淬火两次阶梯预热升温速度oa和bc均为(100～150)℃/h；
[0145]
3.钢的预冷为：
[0146]
(一)钢奥氏体化后，在水中冷却至ar1的温度不立即发生转变，过冷奥氏体继续冷却低于ar1的某一温度时，将发生分解，而转变成其他组织；当奥氏体冷却低于a1至ar1温度时，此时存在的奥氏体称为过冷奥氏体，虽不发生转变，但消耗孕育期，即钢的a1温度为淬
火过程中，预冷消耗孕育期的临界温度，且预冷温度tn偏离a1温度越低，消耗孕育期时间越长；见图2和图2-1所示；
[0147]
(1)钢的预冷温度tn≥a1温度，不消耗孕育期；
[0148]
(2)钢的预冷温度tn＜a1温度，消耗孕育期；
[0149]
(二)钢奥氏体化ef后，出炉在空气中预冷fy；这是由于：
[0150]
钢的淬火热应力是由钢冷却表面与冷却介质的能量差造成，能量差大，热应力大，反之，热应力小，在同一冷却介质中，钢冷却表面温度高的热应力大于钢冷却表面温度低的热应力；钢奥氏体化后，预冷后由淬火温度下降为预冷温度，立即转入在水中冷却，减小钢与淬火介质水的温度差，即降低钢冷却表面能量，减小钢冷却表面与冷却介质水的能量差，从而减小钢的热应力，提高冷却均匀性和冷却效率，获得均匀的淬火组织，提高淬火钢的性能，减少和减小淬火缺陷；
[0151]
(三)钢预冷至y点的预冷温度tn为：
[0152]
(1)共析钢和过共析钢预冷温度tn为ar1+(10～30)℃，须≥a1温度；这是由于：
[0153]
共析钢和过共析钢的奥氏体预冷至稍高于ar1温度，须≥a1温度，比较稳定，不发生转变，预冷温度tn≥a1温度，不消耗孕育期，且过共析钢有渗碳体析出，在上述条件下，预冷既能淬火转变成马氏体，又能获得析出强化；
[0154]
举例：crwmn钢a1为730℃，ar1为710℃，预冷温度tn为：
[0155]
tn＝ar1+(10～30)＝710+(10～30)
[0156]
＝(710+10)～(710+30)＝(720～740)℃
[0157]
crwmn钢a1为730℃，预冷温度tn取值范围为(730～740)℃；
[0158]
现有技术共析钢和过共析钢预冷温度tn为低于a1；
[0159]
举例：crwmn钢a1为730℃，tn为(700～720)℃；造成预冷温度tn＜a1，消耗孕育期，淬火转变成马氏体深度浅或不能转变成马氏体，虽然有渗碳体析出，但获得析出强化的量小，低于因淬火转变成马氏体深度浅或不能转变成马氏体而截面损失的强度和硬度，析出强化不能抵消因淬火转变成马氏体深度浅或不能转变成马氏体而截面损失的强度和硬度；这是由于：
[0160]
现有技术共析钢和过共析钢的预冷温度tn＜a1温度，消耗孕育期，且预冷温度tn偏离a1温度越低，消耗的孕育期时间越长，淬火转变成马氏体深度越浅或不能转变成马氏体；见图2和图2-1的 ys2点、yc2点、s2线、c2线和ys3点、yc3点、s3线、c3线所示；
[0161]
(2)亚共析钢预冷温度tn为ac
3-(10～20)℃，接近上相变点 ac3温度；这是由于：
[0162]
1)亚共析钢预冷至ac
3-(10～20)℃，接近上相变点ac3温度，比较稳定，不发生转变，预冷温度tn≥a1温度，不消耗孕育期；
[0163]
2)亚共析钢在ac1～ac3温度之间加热淬火称为亚温淬火，亚温淬火温度偏离上相变点ac3温度越低，铁素体析出量越多，钢的强度和硬度降低量越大，为减少铁素体析出量，即减小钢的强度和硬度降低量，亚共析钢预冷温度为接近上相变点ac3的亚温淬火温度；
[0164]
3)亚共析钢接近上相变点ac3温度的亚温淬火，能细化奥氏体晶粒，提高钢的强韧性，使磷等有害杂质集中于少量游离分散铁素体晶粒中，提高缺口韧性，降低冷脆转变温度，减小回火脆性；
[0165]
举例：45钢a1为735℃，ac3为780℃，
[0166]
tn＝ac
3-(10～20)＝780-(10～20)
[0167]
＝(780-10)～(780-20)＝(760～770)℃
[0168]
45钢a1为735℃，预冷温度tn取值范围为(760～770)℃；
[0169]
现有技术亚共析钢预冷温度tn为低于ar3；
[0170]
举例：45钢a1为735℃，ac3为780℃，ar3为751℃，预冷温度tn为(740～750)℃；造成【ac
3-(10～20)℃＝(760～770)℃】＞ ar3＞tn＞a1，不消耗孕育期，但增加铁素体析出量，即增加强度和硬度降低量；这是由于：
[0171]
①
现有技术亚共析钢的预冷温度tn＞a1温度，不消耗孕育期，淬火能转变成马氏体；见图2和图2-1的ys1点、yc1点、s1线和c1线所示；
[0172]
②
亚共析钢在ac1～ac3温度之间加热淬火称为亚温淬火，亚温淬火温度偏离上相变点ac3温度越低，铁素体析出量越多，强度和硬度降低量越大；
[0173]
(四)控制钢的预冷程度；钢预冷不足，减小热应力有限，预冷过甚，消耗孕育期，淬火转变成马氏体深度浅或不能转变成马氏体和亚共析钢增加铁素体析出量，即增加强度和硬度降低量，需要对钢的预冷程度进行控制，使预冷程度既最大化减小热应力，又不致淬火消耗孕育期，转变成马氏体深度浅或不能转变成马氏体和亚共析钢增加铁素体析出量，达到预冷的预期温度，以获得预期组织和性能达标；
[0174]
钢预冷至y点为预冷温度tn，立即转入首次在质量分数(5～10) ％nacl水溶液中冷却yg，防止预冷不足或过甚；
[0175]
(五)与现有技术相比，本发明预冷方法有益效果是：
[0176]
(1)现有技术是钢奥氏体化后：
[0177]
1)共析钢和过共析钢预冷温度tn为低于a1温度，在加热炉中预冷，转入加热至低于a1温度炉中预冷至低于a1温度，例如： crwmn钢a1为730℃，转入加热至(700～720)℃温度炉中预冷至 (700～720)℃温度，造成预冷温度tn＜a1，消耗孕育期，消耗能源和资源，提高热处理成本；亚共析钢预冷温度tn为低于ar3温度，例如：45钢a1为735℃，ac3为780℃，ar3为751℃，预冷温度tn 为(740～750)℃，造成【ac
3-(10～20)℃＝(760～770)℃】＞ar3＞tn ＞a1，不消耗孕育期，但偏离上相变点ac3温度越低，铁素体析出量越多，强度和硬度降低量越大；
[0178]
2)在油中冷却几秒钟，起预冷作用，再转入在水中冷却，提高热处理成本，污染环境，容易起火不安全；
[0179]
(2)本发明钢奥氏体化后，在空气中预冷至tn≥a1温度，不消耗孕育期，且亚共析钢预冷温度tn接近上相变点ac3的亚温淬火温度，既节约能源和资源，降低热处理成本，清洁无污染，保护环境，安全不起火，使用方便，又不消耗孕育期，且亚共析钢减少铁素体析出量，即减小强度和硬度降低量，达到预冷的预冷温度。
[0180]
4.如图4所示，钢的控冷为：
[0181]
(一)钢的细晶强韧化单介质-双介质淬火运用“马氏体转变可逆性”规律，用热处理方法，特别是冷却方法，多次“水冷-回温”，既多次细晶强韧化，又提高钢的淬硬性和淬透性，且减小畸变量和开裂倾向；对钢奥氏体化后，预冷后冷却进程进行设计；钢首次在水中冷却yg绕过c-曲线不稳定区——鼻尖部温度t
p
至马氏体区的冷透程度，为后续多次“水冷-回温”达到各预期温度作准备；
[0182]
(二)具备马氏体逆转变条件的钢奥氏体化ef后，预冷fy后进行多次“水冷-回温”，直至冷却至室温；钢首次在质量分数(5～10) ％nacl水溶液中冷却yg绕过c-曲线不稳定区——鼻尖部温度t
p
至马氏体区未冷透，即首次水冷时间y1g1为：首次出水利用余热回温停止上升的温度h为贝氏体转变开始温度bs+(50～100)℃，须低于珠光体转变温度——c-曲线鼻尖部温度t
p
；
[0183]
(1)钢的首次水冷时间y1g1按下式计算：
[0184]
t＝a
×n[0185]
式中t——钢的水冷时间(min)；
[0186]
n——钢的热处理难度系数(mm)；
[0187]
a——钢的冷却系数(min/mm)；
[0188]
1)钢的热处理难度系数n≥30mm，低淬透性钢a值取0.02～ 0.05min/mm，高淬透性钢a值取0.01～0.03min/mm；
[0189]
2)钢的热处理难度系数n＜30mm，低淬透性钢a值取0.015～ 0.03min/mm，高淬透性钢a值取0.008～0.02min/mm；
[0190]
系数a随水的温度、水中nacl的含量、水的循环条件、钢的化学成份、钢的温度和预冷程度，以及钢入水方式等影响而变化；
[0191]
各种因素对实际水冷时间的影响，看似a值是一个变化不定的变量，冷却时间无法确定；其实不然，虽然各个生产厂家的淬火环境各不相同，冷却系数a值各不相同，但各个厂家都有自己的生产环境和稳定的工艺过程，需要控制好各主要的影响因素，使之稳定，这时的 a值几乎没有什么变化，是一个常量；即使有变化也可以找出规律，如水的温度的影响随季节的变化而变化，随钢在水中冷却频率的变化而变化，其变化大小随水的热容量大小而变化等等；只要先计算出钢的热处理难度系数n，积累钢淬火时客观环境条件的所有数据和最佳效果的水冷时间；把这些数据代入模型公式：t＝a
×
n，即a＝t/n；就可以计算出适合本厂使用的冷却系数a值；
[0192]
(2)钢首次回温至h的温度为贝氏体转变开始温度bs+(50～ 100)℃，须低于珠光体转变温度——c-曲线鼻尖部温度t
p
；这是由于在回温过程中，既避免发生珠光体或上贝氏体转变，又最大化细化晶粒、提高淬火冷却速度和减小内应力，即钢最大化细晶强韧化、提高淬硬性与淬透性和减小畸变量与开裂倾向；
[0193]
1)举例：65mn钢bs为400℃，t
p
为480℃，回温温度h为；
[0194]
h＝bs+(50～100)℃＝(400+50)～(400+100)＝450～500
[0195]
65mn钢t
p
为480℃，回温温度h取值范围为：450℃≤h＜480℃；
[0196]
2)钢的首次回温温度h按下列原则确定：
[0197]
①
钢的热处理难度系数n≥30mm，回温温度h取上限值；
[0198]
②
钢的热处理难度系数n＜30mm，回温温度h取下限值；
[0199]
这是由于钢的热处理难度系数大，截面也大，反之，截面小；热处理难度系数n≥30mm，回温温度h取上限值，增大钢冷却表面与冷却介质水的能量差，提高比热处理难度系数n＜30mm更大的再次水冷却速度，相当于降低热处理难度系数n；反之，取下限值；
[0200]
(三)钢为首次回温温度h，立即转入多次“水冷-回温”，即立即转入多次在质量分数(5～10)％nacl水溶液中冷至马氏体区未冷透，多次出质量分数(5～10)％nacl水溶液利
用余热回温至珠光体转变温度—— c-曲线鼻尖部温度t
p
以下，马氏体转变开始温度ms以上，回温停止上升温度为下一次在质量分数(5～10)％nacl水溶液中冷却的温度；
[0201]
(1)钢为首次回温温度h，立即转入多次在质量分数(5～10)％ nacl水溶液中冷却至马氏体区未冷透，防止发生珠光体和上贝氏体转变；这是由于：
[0202]
1)过冷奥氏体发生珠光体转变，钢的质量技术指标不能达标；
[0203]
2)过冷奥氏体发生上贝氏体转变，上贝氏体由于板条间分布有粗大的脆性碳化物，是钢中的有害组织，危害钢的韧性，必须避免；
[0204]
(2)钢多次在质量分数(5～10)％nacl水溶液中冷却时间h’nj’n 为：多次出质量分数(5～10)％nacl水溶液利用余热回温停止上升温度为下一次在质量分数(5～10)％nacl水溶液中冷却的温度；
[0205]
1)钢多次水冷时间h’nj’n按下列原则确定：
[0206]
①
钢的热处理难度系数n≥30mm，多次水冷时间h’nj’n每次为首次水冷时间y1g1的20％～50％；
[0207]
②
钢的热处理难度系数n＜30mm，多次水冷时间h’nj’n每次为首次水冷时间y1g1的10％～40％；
[0208]
③
钢“水冷-回温”次数多，多次水冷时间h’nj’n每次取下限值；反之，取上限值；
[0209]
2)钢为下一次水冷的温度，立即转入下一次在质量分数(5～10)％ nacl水溶液中冷却至马氏体区未冷透；
[0210]
(四)钢的细晶强韧化单介质淬火前，最后一次为第二次在质量分数(5～10)％nacl水溶液中冷却hj至马氏体区未冷透，最后一次为第二次出质量分数(5～10)％nacl水溶液，利用余热回温停止上升的温度k——马氏体转变开始温度ms偏低温度为：单介质淬火进入质量分数(5～10)％nacl水溶液中冷却的温度；
[0211]
(1)钢的单介质淬火水冷温度k按下列原则确定：
[0212]
钢的单介质淬火水冷温度k高，淬火后减小畸变量和开裂倾向大，但导致马氏体数量减少，降低钢的性能，即降低钢的强度和硬度；钢的单介质水冷温度k低，淬火后减小畸变量和开裂倾向小，与现有技术低淬透性钢单介质淬火冷至～80℃相差无几；这是由于：
[0213]
1)如图3所示，根据钢的奥氏体转变曲线，通过淬火获得马氏体组织，并不需要在整个冷却过程中进行快速冷却；只需在其c-曲线鼻尖部温度t
p
±
50℃进行快速冷却；从淬火温度至t
p
+50℃之间及t
p-50℃至ms+(10～30)℃(高淬透性钢)或ms-(30～80)℃(低淬透性钢)之间不需要快速冷却，特别是钢在伴有体积变化的ms+ (10～30)℃(高淬透性钢)或ms-(30～80)℃(低淬透性钢)温度以下，更不需要快速冷却，否则产生畸变和开裂；
[0214]
2)钢在回温过程中，最大化细化晶粒、提高淬火冷却速度和减小内应力，即最大化细晶强韧化、提高淬硬性与淬透性和减小畸变量与开裂倾向，且为单介质淬火后的细晶强韧化双介质淬火作准备；
[0215]
(2)钢的单介质淬火水冷温度k为马氏体转变开始温度ms偏低温度；即：
[0216]
1)k＝ms-(40～60)℃；
[0217]
举例：50钢的马氏体转变开始温度ms为300℃，则：
[0218]
k＝ms-(40～60)＝300-(40～60)＝(300-40)～(300-60)
[0219]
＝240～260
[0220]
50钢单介质淬火水冷温度k取值范围为240℃≤k≤260℃；
[0221]
2)钢的单介质淬火水冷温度k取值范围按下列原则确定：
[0222]
①
钢的热处理难度系数n≥30mm，水冷温度k取上限值；
[0223]
②
钢的热处理难度系数n＜30mm，水冷温度k取下限值；
[0224]
这是由于钢的热处理难度系数大，截面大，反之，截面小；热处理难度系数n≥30mm，水冷温度k取上限值，增大钢冷却表面与冷却介质水的能量差，提高比热处理难度系数n＜30mm更大的水冷速度，相当于降低热处理难度系数n；反之，取下限值；
[0225]
(3)钢为单介质淬火水冷温度k，立即转入第三次在马氏体区，在质量分数(5～10)％nacl水溶液中冷却kl未冷透；
[0226]
(五)钢为细晶强韧化单介质淬火进入水中冷却的温度k，立即转入第三次在马氏体区，在质量分数(5～10)％nacl水溶液中，进行单介质淬火冷却kl未冷透，即第三次水冷时间k1l1为：第三次出质量分数(5～10)％nacl水溶液，利用余热回温停止上升温度m为：细晶强韧化双介质淬火进入静止空气中，进行双介质淬火冷却mn 的开始温度；
[0227]
(六)钢的细晶强韧化单介质淬火kl后，出水利用余热回温停止上升温度m的冷却为：进行多次“水冷-回温”，直至冷却至室温，即立即转入多次为3次在马氏体区，在水——质量分数(5～10)％nacl 水溶液-空气——静止空气中，进行细晶强韧化双介质淬火冷却未冷透，直至冷却至室温p”；
[0228]
(1)钢在马氏体区进行3次细晶强韧化双介质淬火冷却未冷透， 3次出质量分数(5～10)％nacl水溶液利用余热回温停止上升温度m、 m’、m”分别为：立即转入下一次双介质淬火进入静止空气中，进行双介质淬火冷却mn、m’n’、m”n”的开始温度，立即转入双介质淬火进入静止空气中，进行双介质淬火冷却分别至n、n’、n”；钢3 次双介质淬火后，出静止空气n、n’、n”的冷却分别为立即转入在质量分数(5～10)％nacl水溶液中冷却未冷透，直至冷却至室温p”；
[0229]
这是由于：
[0230]
1)钢单介质淬火kl后，出水利用余热回温停止上升温度m的冷却为：立即转入多次为3次在马氏体区，在水-空气中，进行细晶强韧化双介质淬火冷却未冷透，直至冷却至室温p”，获得马氏体组织，且降低奥氏体热稳定化程度；
[0231]
2)钢在伴有体积变化的马氏体转变开始温度ms+(10～30)℃ (高淬透性钢)或ms-(30～80)℃(低淬透性钢)以下温度，更不需快速冷却，见图3所示；通过3次双介质淬火在冷却能力相对弱冷却介质——静止空气中的冷却，降低钢在伴有体积变化的马氏体转变开始温度ms+(10～30)℃(高淬透性钢)或ms-(30～80)℃(低淬透性钢)温度以下的冷却速度，减小畸变量和开裂倾向；
[0232]
(2)钢的单介质淬火kl后，出水利用余热回温停止上升温度m 为：第一次双介质淬火进入静止空气中，进行双介质淬火冷却mn 的开始温度；
[0233]
1)举例：50钢第一次双介质淬火进入静止空气中，进行双介质淬火冷却mn的开始温度m为：(195～215)℃；
[0234]
2)钢为第一次双介质淬火冷却的开始温度m，立即转入在静止空气中，进行双介质淬火冷却mn至n的温度为：(185～205)℃；
[0235]
3)钢第一次双介质淬火mn后，出静止空气n的冷却np为：立即转入第四次在质量分
数(5～10)％nacl水溶液中冷却未冷透；
[0236]
(3)钢第四次在质量分数(5～10)％nacl水溶液中冷却np未冷透，即第四次水冷时间n1p1为第四次出质量分数(5～10)％nacl水溶液利用余热回温停止上升温度m’为：第二次双介质淬火进入静止空气中，进行双介质淬火冷却m’n’的开始温度；
[0237]
1)举例：50钢第二次双介质淬火进入静止空气中，进行双介质淬火冷却m’n’的开始温度m’为：(140～160)℃；
[0238]
2)钢为第二次双介质淬火冷却的开始温度m’，立即转入在静止空气中，进行双介质淬火冷却m’n’至n’的温度为：(130～150)℃；
[0239]
3)钢第二次双介质淬火m’n’后，出静止空气n’的冷却n’p’为：立即转入第五次在质量分数(5～10)％nacl水溶液中冷却未冷透；
[0240]
(4)钢第五次在质量分数(5～10)％nacl水溶液中冷却n’p’未冷透，即第五次水冷时间n
’2p
’2为第五次出质量分数(5～10)％nacl水溶液利用余热回温停止上升温度m”为：第三次双介质淬火进入静止空气中，进行双介质淬火冷却m”n”的开始温度；
[0241]
1)举例：50钢第三次双介质淬火进入静止空气中，进行双介质淬火冷却m”n”的开始温度m”为：(85～105)℃；
[0242]
2)钢为第三次双介质淬火冷却的开始温度m”，立即转入在静止空气中，进行双介质淬火冷却m”n”至n”的温度为：(75～95)℃；
[0243]
(7)钢第三次双介质淬火m”n”后，出静止空气n”的冷却n”p”为：立即转入第六次在质量分数(5～10)％nacl水溶液中冷却至室温 p”；
[0244]
(七)本发明钢的细晶强韧化单介质-双介质淬火冷却方法技术要素与现有技术钢的单介质淬火和双介质淬火相比，除运用“马氏体转变可逆性”规律，用热处理方法，特别是冷却方法——进行多次“水冷
ꢀ‑
回温”，直至冷却至室温，多次细晶强韧化有益效果外，还包括：
[0245]
(1)提高钢的淬硬性和淬透性；
[0246]
1)现有技术钢的单介质淬火提高钢的淬硬性和淬透性是在钢中加入足够量稳定过冷奥氏体的合金元素，改变c-曲线形状和使c-曲线向右推移，降低临界淬火速度来实现提高淬火冷却速度，以提高钢的淬硬性和淬透性，消耗合金资源，提高钢的成本和碳当量，降低钢的焊接性能；
[0247]
2)本发明钢的单介质淬火用热处理方法提高钢的淬硬性和淬透性，钢奥氏体化后，预冷后进行多次“水冷-回温”，直至冷却至室温，提高淬硬性和淬透性；这是由于：
[0248]
①
钢的淬火冷却速度是由钢冷却表面与冷却介质的能量差造成，能量差大的淬火冷却速度快，反之，淬火冷却速度慢，所以在同一冷却介质中，钢冷却表面温度高的冷却速度大于钢冷却表面温度低的冷却速度；
[0249]
②
在温度变化条件下，物质内部必然发生高能量向低能量状态的变化，钢在水中淬火冷却是钢的高能量向低能量的水转移的过程；
[0250]
钢奥氏体化后，预冷后在水中淬火冷却到一定程度，冷却速度不断衰减，趋于平缓，处于一种亚平衡状态；是因为钢冷却表面与冷却介质水的能量差变小，钢冷却表面的高能量仅仅依靠心部的高能量传递过来，正是由于这一机理制约钢的冷却速度，从而制约钢的淬硬性和淬透性；回温提高钢冷却表面能量，增大钢冷却表面与冷却介质水的能量差，且
使钢的温度场温度均匀化，从而提高钢在水中淬火冷却速度、冷却均匀性和冷却效率；犹如水力发电站，建拦河坝，提高水的势能，即增加水的能量，然后开闸发电，水的势能转变为动能，流速加快；
[0251]
(2)所用冷却介质；
[0252]
1)现有技术高淬透性钢单介质淬火所用冷却介质是熔融盐浴或热油，熔融盐浴或热油成本高，钢在能控温的熔融盐浴或热油中直接冷却至马氏体转变开始温度ms偏高温度，出熔融盐浴或热油空冷至室温，见图5中的s1线所示；使用时需加热至马氏体转变开始温度 ms偏高温度，消耗能源和资源，污染环境，又增加热处理成本；由于熔融盐浴或热油温度高，因此冷却能力弱，污染大，容易着火和飞溅伤人，不安全，存在老化现象，使用一定时间后，必须更换新的；
[0253]
2)本发明钢的单介质淬火所用冷却介质是水，水成本低，使用方便，水的冷却能力强，清洁无污染，保护环境，安全不起火，没有老化现象，清洁的冷却水是用得越久越好；冷却方法“水冷-回温”，既细晶强韧化和提高淬硬性和淬透性，又提高淬火冷却均匀性，即减小畸变量和开裂倾向；开辟真正意义的“以水代油”新途径；
[0254]
3)现有技术低淬透性钢双介质淬火冷却介质为水-油，即水淬油冷；高淬透性钢双介质淬火冷却介质为熔融盐浴或热油-空气，在能控温的熔融盐浴或热油中冷却至马氏体转变开始温度ms偏高温度，再转入空气中冷却至室温；消耗能源和资源，污染环境，增加热处理成本；使用时需加热至冷却温度，又消耗能源和资源，污染环境，增加热处理成本；由于冷却介质熔融盐浴或热油温度高，因此冷却能力弱；
[0255]
4)本发明钢的双介质淬火冷却介质是水-空气，采用钢的细晶强韧化单介质淬火冷却方法——多次“水冷-回温”至双介质淬火在冷却能力弱的冷却介质——静止空气中冷却的开始温度，节约能源和资源，降低热处理成本，水和空气无污染，使用方便，水的冷却能力强；
[0256]
(3)钢的有效厚度适用范围；
[0257]
1)现有技术低淬透性钢单介质淬火水冷至～80℃温度，出水空冷至室温，大截面低淬透性钢件受淬透性限制，钢件有效厚度只能适用其淬透层深度以內，例如低碳低合金钢的淬透性至水冷端距离为 (18～20)mm；见图5中的s2线和c线所示；高淬透性钢单介质淬火在能控温的熔融盐浴或热油中冷却至马氏体转变开始温度ms偏高温度，大截面高淬透性钢件即使在钢中加入足够量稳定过冷奥氏体的合金元素，改变c-曲线形状和使c-曲线向右推移，降低临界淬火速度来实现提高淬火冷却速度，以提高淬硬性和淬透性，但钢在熔融盐浴或热油中冷却，由于冷却介质熔融盐浴或热油温度高，因此冷却能力弱，对钢的有效厚度有一定限制，钢的有效厚度只能适用其在熔融盐浴或热油中淬火的淬透层深度以內；否则，1/2t处自淬火温度冷却至马氏体转变温度过程中，因冷却速度低而发生由过冷奥氏体转变成非马氏体，见图5中的s1线和c线所示；
[0258]
2)本发明钢的单介质淬火在水中冷却，采用细晶强韧化淬火冷却方法多次“水冷-回温”，提高钢在水中淬火的冷却速度、冷却均匀性和冷却效率，既细晶强韧化，又提高淬硬性和淬透性，且减小畸变量和开裂倾向；钢的有效厚度适用范围宽，低碳低合金钢的淬透性至水冷端距离达到80mm以上；大截面钢件1/2t处自淬火温度冷却至马氏体转变温度过程中，避免发生由过冷奥氏体向非马氏体转变，获得马氏体组织；
[0259]
3)现有技术低淬透性钢双介质淬火冷却介质为水-油，即水淬油冷，大截面低淬透性钢件受淬透性限制，钢件有效厚度只能适用其淬透层深度以內，例如低碳低合金钢的淬透性至水冷端距离为(18～20) mm；见图6中的s2线和c线所示；高淬透性钢双介质淬火冷却介质为熔融盐浴或热油-空气，钢在能控温的熔融盐浴或热油中冷却，再转入空气中冷却至室温，大截面高淬透性钢件即使在钢中加入足够量稳定过冷奥氏体的合金元素，改变c-曲线形状和使c-曲线向右推移，降低临界淬火速度来实现提高淬火冷却速度，以提高淬硬性和淬透性，但钢在熔融盐浴或热油中冷却，由于冷却介质熔融盐浴或热油温度高，因此冷却能力弱，对钢的有效厚度有一定限制，钢的有效厚度只能适用其在熔融盐浴或热油中淬火的淬透层深度以內；否则，1/2t 处自淬火温度冷却至马氏体转变温度过程中，因冷却速度低而发生由过冷奥氏体转变成非马氏体，见图6中的s1线和c线所示；消耗能源和资源，污染环境，增加热处理成本；使用时需加热至冷却温度，又消耗能源和资源，污染环境，增加热处理成本；
[0260]
4)本发明钢的双介质淬火冷却介质是水-空气，采用钢的细晶强韧化淬火冷却方法——多次“水冷-回温”至双介质淬火在冷却能力弱的冷却介质——静止空气中冷却的开始温度，提高钢在水中淬火的冷却速度、冷却均匀性和冷却效率，既细晶强韧化，又提高淬硬性和淬透性，且减小畸变量和开裂倾向；钢的有效厚度适用范围宽，低碳低合金钢的淬透性至水冷端距离达到80mm以上；大截面钢件1/2t处自淬火温度冷却至马氏体转变温度过程中，避免发生由过冷奥氏体向非马氏体转变，获得马氏体组织；
[0261]
(4)本发明钢的细晶强韧化单介质-双介质淬火，表层过冷奥氏体多次预先在马氏体区部分转变的马氏体进行自回火；
[0262]
1)减小钢的畸变量和开裂倾向；
[0263]
①
使预先部分转变的马氏体转变成回火马氏体，消除组织应力；
[0264]
②
使钢的温度场温度均匀化，消除冷却初期造成表面拉应力，心部压应力的热应力；
[0265]
③
等同于快速自回火，避免回火脆性；这是由于快速自回火瞬间即至回火温度，不需长时间加热和透热，不产生回火脆性；
[0266]
④
减小在继续冷却时表里的温度差，即减小热应力；
[0267]
⑤
又由于回温提高冷却速度，因此：
[0268]
(i)减小表里的温度差，即减小热应力；
[0269]
(ii)缩短表里组织转变的时间差，即减小组织应力；
[0270]
2)为钢下一次水冷增加过冷奥氏体转变量，减少残余奥氏体量，提高淬火完全度提供条件；这是由于过冷奥氏体转变为马氏体发生体积膨胀，尚未转变的过冷奥氏体受到周围马氏体的附加压力，失去长大条件而保留下来；根据牛顿“作用力与反作用力”定理，多次回温使过冷奥氏体预先在马氏体区部分转变的马氏体进行自回火，由马氏体转变为回火马氏体发生体积收缩，减小尚未转变的过冷奥氏体受周围回火马氏体的附加压力，从而提供长大条件进行转变；
[0271]
(5)降低钢的奥氏体热稳定化程度；
[0272]
1)现有技术高淬透性钢单介质淬火在熔融盐浴或热油中冷却至马氏体转变开始温度ms偏高温度，出熔融盐浴或热油空冷至室温；延长从马氏体转变开始温度ms偏高温度
至室温的停留时间，提高钢的奥氏体热稳定化程度；见图5中的s1线所示；
[0273]
2)本发明钢的单介质淬火后，出水利用余热回温停止上升的温度 m的冷却为：进行多次“水冷-回温”，直至冷却至室温，即立即转入多次为3次在马氏体区，在水——质量分数(5～10)％nacl水溶液-空气——静止空气中，进行细晶强韧化双介质淬火冷却未冷透，直至冷却至室温p”，缩短从单介质淬火水冷温度k至室温p”的停留时间，以降低奥氏体热稳定化程度；
[0274]
这是由于：钢的奥氏体热稳定化程度与在某一温度——从单介质淬火水冷温度k至室温p”的停留时间有关，停留时间越长，奥氏体的热稳定化程度越大，钢过冷奥氏体在该温度停留时间长，残余奥氏体在该温度较多保留下来，且保持时间长，未转变的过冷奥氏体变得更为稳定；再继续冷却时过冷奥氏体向马氏体转变并不立即开始，而是经过一段时间才能恢复转变，转变将在更低的温度下进行，且转变量也达不到之前的转变量，缩短从单介质淬火水冷温度k至室温p”的停留时间，以降低奥氏体热稳定化程度；
[0275]
(八)钢冷却至室温p”，立即转入下一道热处理工序，以缩短在室温的停留时间；
[0276]
这是由于钢的奥氏体热稳定化程度与在某一温度——室温下停留时间有关，停留时间长，奥氏体热稳定化程度大，缩短在室温下的停留时间，以降低奥氏体热稳定化程度。
[0277]
5.质量分数(5～10)％nacl水溶液温度控制在(15～35)℃。