专利名称：钢的升温变温淬火工艺的制作方法
技术领域：
本发明是涉及工业生产用钢的热处理淬火工艺方法的发明。
淬火工艺是工业生产中比较复杂的热处理操作，要使淬火时既能实现淬火目的，又能最大限度地减少变形及避免开裂，除了必须正确进行加热，合理选择冷却介质外，还必须根据工件的化学成份、大、小、形状和技术要求选择合适的淬火方法。目前常用的淬火方法有单液淬火法、双液淬火法、予冷淬火法、分级淬火法和水空冷淬火法等。这些淬火法的区别主要是冷却介质的不同，操作步骤有所区别但都是采用恒温度介质的冷却淬火热处理这一基本工艺。严密地说，均属于等温淬火工艺。当前工业生产中采用的这种淬火工艺为提高工件的硬度、耐磨性及工件的综合机械性能起到了重要的作用，这是无可非议的。但是随着工业生产的发展，这种等温淬火工艺对进一步提高工件或钢材的韧性和疲劳度受到了限制，特别是不能大幅度地提高工件或钢材的强韧性配合是影响工件使用寿命的重要原因。
本发明的目的是利用钢的升温变温淬火工艺，保证工件或钢材的硬度、强度、耐磨性，并且大幅度地提高其韧性及高的强韧性配合，从而达到大大提高工件使用寿命的目的。
本发明是在淬火前把钢加热到奥氏体化(全部奥氏体化或部分奥氏体化)温度，经保温一定时间再进行淬火。淬入介质中的起始温度为Msr，Msr可以是马氏体点Ms以下或Ms点或Ms点以上某温度。当工件淬入起始温度为Msr的介质后，按照选定的升温变温速度随即对介质加热升温，升温至Ms点以上或Ms点或Ms点以下温度，这一温度称作淬火升温变温的终止温度，用Bc表示。升温变温速度可在介质Msr温度的基础上，以每分钟5℃、6℃、7℃……20℃、70℃……等，对介质进行加热升温，就是说每分钟升温的度数值可以是某一数值。升温变温淬火工艺在温度-时间座标图上表示时，其升温变温淬火工艺可以是直线、曲线、折线、台阶线、锯齿直线、锯齿曲线、锯齿折线、锯齿台阶线等，不论那种升温变温淬火工艺线都是升温变温的淬火。升温变温的起始温度Msr，终止温度Bc以及升温变温速度和升温变温范围的选择必须视不同钢种和不同工件及其技术要求的不同而不同。
下面分三种情况对钢的升温变温淬火的组织转变进一步说明一、马氏体转变的升温变温淬火在淬火前，把钢加热到奥氏体化温度，经保温后，淬入马氏体点Ms以下某介质的Msr温度中，按照选定的升温变温速度随即对具有起始温度Msr的介质进行加热升温至终止温度Bc，对于马氏体转变的升温变温淬火工艺，其Bc点的温度等于Ms点或Ms点以下的温度。
如
图1所示45号钢马氏体转变的升温变温淬火工艺示意图。45号钢的Ms点为350℃左右。在淬火前把45号钢加热到奥氏体化温度880℃。经保温淬入Msr为20℃的介质中，按照选定的升温速度，随即对介质加热升温至Bc为150℃左右。由图1可知在温度-时间座标图上。从20℃连续升温至150℃淬火工艺线(1)是一条直线，在从20℃升温的总过程中有波动地升温至150℃的淬火工艺线(2)是一条锯齿直线。
马氏体转变的升温变温淬火工艺所得到钢的组织是不同温度下生成的大小不一，空间方位不同的隐针状马氏体和回火马氏体。
二、马氏体和下贝氏体转变的升温变温淬火淬火前把钢加热到奥氏体化温度，经保温后淬入Ms点以下某一介质的Msr温度中，按照选定的升温变温速度，随即对具有Msr温度的介质进行加热升温到终止温度Bc。对于马氏体和下贝氏体转变的升温变温淬火工艺，其Bc点的温度高于Ms点而低于上贝氏体点。
如图2所示Cr12钢的升温变温淬火工艺示意图。Cr12钢的Ms点为180℃左右，在淬火前把Cr12钢加热到奥氏体化温度980℃，经保温后，淬入Msr为140℃的硝盐中，按照选定的升温变温速度(例如5分钟左右)使硝盐连续升温至Bc为280℃，再保温40分钟左右，其淬火工艺线(3)在温度-时间座标图上为一条曲线，在从140℃升温的总过程中有波动地升温至280℃保温的淬火工艺线(4)为一条锯齿曲线。
马氏体和下贝氏体转变的升温变温淬火工艺所得到钢的组织是不同温度下形成的大小不一，空间方位不同的隐针状马氏体(包括回火马氏体)和细针状、蚂蚁状下贝氏体的复合组织。
三、下贝氏体转变的升温变温淬火淬火前，把钢加热到奥氏体化温度，经保温后，淬入Ms点以上的某一介质中，按照选定的升温变温速度对具有Msr的介质进行加热升温至Bc温度，Bc点的温度为Ms以上某一数值。
如图3所示T10钢的升温变温淬火工艺示意图。Ms点为170℃左右。在淬火前，把T10钢加热到奥氏体化温度860℃经保温后，淬入Msr为200℃的硝盐介质中，按照选定的升温速度(例如在13分钟时间内)，对具有200℃的硝盐介质进行加热连续升温至Bc为300℃。再保温一段时间(例如30分钟)其淬火工艺线(5)在温度-时间座标图上为一条曲线;在从200℃升温的总过程中有波动地升温到300℃保温的淬火工艺线(6)为一条锯齿曲线;在从200℃升温的总过程中有升温保温，再升温保温，直至升温保温到300℃的淬火工艺线(7)为一条台阶线;在从200℃升温的总过程中有波动地升温保温，再波动地升温保温，直至波动地升温保温到300℃的淬火工艺线(8)为一条锯齿台阶线。
下贝氏体转变的升温淬火工艺所得到钢的组织是不同温度下形成的大小不一，空间方位不同的细针状、蚂蚁状下贝氏体。
由上述钢的升温变温淬火三种情况的组织转变看出，因相变是在温度不断变化的过程中进行的，就是说动力学、热力学条件是变化的。相变后的组织与现有淬火工艺相比，不仅能细化碳化物，而且细化了马氏体、下贝氏体，改变了残余奥氏体的组织。具有组织细化，空间结构上取向多方位，多种晶粒，位错、嵌镶块等大小不一，形成杂乱无章交织在一起的集合体。所以钢的升温变温淬火工艺能获得比较好的机械性能，与现有等温淬火工艺相比，既能保证工件或钢材的硬度、强度、耐磨性，又能大幅度地提高强韧性配合，从而大大提高了工件的使用寿命。下面以硅钢片冷冲模具为例进一步说明本发明的优点，经实践和试验证明，例如Cr12钢制冷冲模具采用升温变温淬火工艺与现有技术淬火工艺相比，大大提高了强韧性配合。其一次性冲击αk值提高7.1%，小能量多冲次数提高近50倍，断裂韧性KIC值提高7%，Cr12钢制模具寿命提高12倍左右。据不完全统计，我国每年消耗硅钢片冷冲模具40万套，每套按6千元计，40万套折人民币24亿元，若全国均采用本发明工艺，模具寿命提高10倍，可节约资金20亿元，模具钢3万吨，其它钢材15万吨以上，节约10～15万吨标准煤，可节约电1.8千万度左右，并且能大大提高生产率，保证产品质量，其社会效益和经济效益十分可观。若在刀具、刃具以及结构件上应用其社会效益更加巨大。
权利要求
1.一种涉及工业生产用钢的热处理淬火工艺。本发明的特征在于淬火的过程是升温变温的工艺过程。
2.按照权利要求1所述，其特征在于升温变温工艺的起始温度Msr是马氏体点Ms点以上或Ms点以下某温度值。
3.按照权利要求1所述，其特征在于升温变温工艺的终止温度Bc是马氏体点Ms以上或Ms点或Ms以下某温度值。
4.按照权利要求1所述，其特征在于升温变温工艺用温度-时间座标图表示时，可以是直线、折线、曲线、台阶线、锯齿直线、锯齿折线、锯齿曲线、锯齿台阶线等。
全文摘要
钢的升温变温淬火工艺是工业生产中用的钢的热处理工艺。本发明的特征在于淬火的过程是升温变温的工艺过程，从而突破了现淬火工艺过程中采用恒定温度介质的冷却淬火工艺。经实践和试验证明，本发明既能保证工件或钢材的硬度、强度、耐磨性，又能大幅度地提高强韧性配合的综合机械性能，如Cr
文档编号C21D1/18GK1033839SQ87108218
公开日1989年7月12日 申请日期1987年12月25日 优先权日1987年12月25日
发明者苏云起, 刘苹瑜 申请人:河南省驻马店地区电表厂