專利名稱：工件懸掛方式噴液、浸液和空冷組合控制淬火冷卻方法
技術領域：
本發明涉及的是一種控制淬火冷卻方法，特別是一種工件懸掛方式噴液、浸液和空冷組合控制淬火冷卻方法。屬于金屬材料熱處理領域。
背景技術：
淬火是指將鋼件加熱到AC3或AC1點以上某一溫度，保持一定時間，然后以適當速度冷卻獲得預期組織的熱處理工藝。為了獲得預期的組織和性能，許多常規的、特殊的以及組合的冷卻方法、設備被采用。采用浸入式水淬與噴淬相結合的復合冷卻方法就是其中之一，其設備通常是由淬火槽、浸液淬火升降臺、噴液淬火系統等組成，工作過程是首先是將擬淬火的工件放在浸液淬火升降臺上，然后下降升降臺使工件浸入淬火介質之中，待工件表層組織轉變成為馬氏體后浸液淬火使升降臺上升到介質液面以上，進行緩慢冷卻(噴淬、氣淬(空冷))，當表層的溫度反升到一定溫度后使表層的馬氏體轉變為韌性較好的回火馬氏體后再將工件浸入介質中。該類設備是通過浸液淬火升降臺完成淬火過程快冷與慢冷轉換的。這種通過設置升降臺的方式完成浸液淬火與出液的冷卻強度轉換，使得計算機精確控制冷卻工藝成為可能，并取代了傳統的通過人工控制吊車的升降來控制淬火件的浸液與出液時間的方式。但是，對于重量較大的工件采用升降臺方式入液淬火存在設備結構復雜、成本高和故障率高的問題。
經對現有技術的文獻檢索發現，中國專利申請號為CN200310123799.5，名稱為“浸液與噴淬組合淬火的控制冷卻設備”的專利，該項技術稱淬火槽體的上部一側的外部設置介質快速注入系統，在上部的另一側的外部設置介質快速放出系統，淬火槽體內部一側或兩側設置介質攪拌及均流系統，淬火槽體外部的一側或兩側設置風機冷卻系統，淬火槽體的上部設置能左右移動的上蓋板，上蓋板上設置噴嘴向下的上冷卻噴嘴，載料臺固定在淬火槽的上液面與下液面之間，載料臺的下部設置噴嘴向上的下冷卻噴嘴；淬火槽體與介質快速注入系統、介質快速放出系統和風機冷卻系統是聯通的。采用該設備進行淬火，使大尺寸、大重量淬火件的控制浸液淬火成為可能，但要求將加熱的淬火件預先放置在一個載料臺上，然后進行噴液與浸液的冷卻過程，比較適合處理不易產生畸變的形狀簡單和有相當厚度的方形淬火件。而對于大重量的長軸類工件臥式放置，無法實現旋轉情況下的淬火，如果也放置在載料臺上進行浸液與出液的淬火過程就會產生單面先冷卻而產生大的畸變的問題；如果采用先噴液后浸液的方式淬火，由于有載料臺的存在遮擋了淬火件與載料臺接觸部分的噴水效果，同樣會有冷卻不均勻的問題。
發明內容
本發明針對現有技術的不足和缺陷，提出一種工件懸掛方式噴液、浸液和空冷組合控制淬火冷卻方法，使其避免了由于載料臺的遮擋而產生的噴液冷卻不均勻的問題。本發明針對的產品對象可以是各種形狀的工件，特別是大重量和采用臥式放置淬火的軸類件、曲軸、筒類件、細長比大的各類不同形狀的工件，解決了因冷卻不均勻造成的畸變增大的問題，同時也節省了載料臺所需的材料，并因不存在載料臺而使清除設備中的氧化皮變得容易。
本發明是通過以下技術方案實現的，本發明方法采用了一個可將淬火件懸掛吊起的吊具和一個將淬火件放在固定位置可實現噴液和浸液組合淬火的淬火槽；所述吊具由吊環、鉤子和放置桿組成，吊環用于與吊車的吊鉤進行連接，鉤子用于鉤住淬火件并將其移動，放置桿用于將吊具放置在淬火槽的預定的支撐位置；所述淬火槽，在其槽口部兩側各設置一個放置座用于放置吊具的放置桿，在淬火槽的淬火區域的兩側設置噴液管，同時淬火槽具有實現介質的快速注入和介質快速放出的浸液淬火功能；根據工藝要求進行噴液淬火和浸液淬火。
本發明包括步驟如下首先將吊具掛在吊車上，通過吊具底部的鉤子將臥式放置的淬火件鉤住并轉移向淬火槽的淬火區域，將吊具的放置桿放置在淬火槽的預定的支撐位置的放置座上，使淬火件正好處于淬火槽的淬火區域；然后根據工藝要求進行噴液淬火和浸液淬火噴液淬火采用在淬火槽的淬火區域中淬火件的兩側設置噴管，噴管采用在水管面向淬火件的方向上開孔的方法或采用在水管面向淬火件方向上安裝噴嘴的方法，噴液淬火的介質采用泵通過管路連接提供；
浸液淬火是采用泵將介質快速注入淬火槽內，然后再通過一個閥門將介質放出的方法。
對于合金鋼采用在噴液的同時進行介質的快速注入將工件全部浸沒，當工件的表層已經轉變為馬氏體，心部或某一指定部位接近馬氏體開始轉變溫度時，將注入的介質快速放出，使工件在空氣中進行緩慢冷卻，此時心部熱量傳向表層使表層馬氏體發生自回火，馬氏體發生自回火后性能由脆性轉變為韌性，避免了隨后冷卻過程中開裂的發生，根據工藝要求可以反復進行上述的噴液、浸液和出液空冷的工藝過程。采用該工藝的優點是(1)在浸液時采用了噴液的同時浸液的方式入液，減少了由于單面浸液的畸變量；(2)由于采用了浸液與空冷相結合的控制時間冷卻使合金鋼可以采用水為介質進行淬火，在力學性能提高的同時而不發生開裂。
對于碳鋼由于其淬透性比合金鋼低，可以采用在噴液的同時進行浸液的過程，該工藝可以根據工藝要求將淬火件一直冷卻到淬火件的要求性能的部位的溫度低于馬氏體轉變溫度后出介質，碳鋼采用本發明方法入液淬火冷卻可以避免入液時的單面冷卻，減小了畸變量。
與現有技術相比，本發明是在對各種淬火冷卻方法分析和嘗試的基礎上設計的，尤其是大重量、采用臥式放置和無法在淬火過程中進行旋轉淬火的軸類件、曲軸、筒類件、細長比大的各類不同形狀的工件，由于在浸液的同時采用噴液方式對淬火件進行冷卻，解決了因冷卻不均勻造成的畸變增大的問題，同時也節省了制造載料臺所需的材料，并因省去了載料臺而使清除設備中的氧化皮變得容易。
具體實施例方式
以下對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
實施例1本實例的處理產品對象為重量超過1噸，無法進行旋轉淬火的細長軸類零件，材料為中碳合金鋼，要求調質處理后的力學性能較高，采用傳統油淬達不到性能要求，需要采用水作為淬火介質。采用本發明的方法進行淬火，即工件懸掛方式噴液、浸液和空冷組合控制淬火冷卻方法，具體淬火過程如下將吊具掛在吊車上，通過吊具底部的鉤子將臥式放置的淬火件鉤住并轉移向淬火槽的淬火區域，將吊具的放置桿放置在淬火槽的預定的支撐位置的放置座上，使淬火件正好處于淬火槽的淬火區域，然后根據工藝要求進行噴液淬火、浸液和出液等淬火過程。具體工藝過程為采用在噴液的同時進行介質的快速注入將工件全部浸沒，至工件的表層轉變為馬氏體，心部或某一指定部位接近馬氏體開始轉變溫度時，將注入的介質快速放出，使工件在空氣中進行緩慢冷卻，此時心部熱量傳向表層使表層馬氏體發生自回火，馬氏體發生自回火后性能由脆性轉變為韌性，避免了隨后冷卻過程中開裂的發生。根據工藝要求可以反復進行上述的噴液、浸液和出液空冷的工藝過程。采用該工藝的優點是(1)在噴液的同時進行浸液，減少了由于單面浸液的畸變量；(2)由于采用了浸液與空冷相結合的控制時間冷卻使合金鋼可以采用水為介質進行淬火，在力學性能提高的同時而不發生開裂。
實施例2本實例的處理產品對象為重量超過1噸，無法進行旋轉淬火的曲軸毛坯，材料為中碳鋼，采用水作為淬火介質。采用本發明的方法進行淬火，即工件懸掛方式噴液、浸液和空冷組合控制淬火冷卻方法。具體淬火過程如下將吊具掛在吊車上，通過吊具底部的鉤子將臥式放置的淬火件鉤住并轉移向淬火槽的淬火區域，將吊具的放置桿放置在淬火槽的預定的支撐位置的放置座上，此時淬火件正好處于淬火槽的淬火區域，然后根據工藝要求進行噴液淬火、浸液和出液等淬火過程。由于碳鋼淬透性比合金鋼低，可以采用在噴液的同時進行浸液的過程，該工藝可以根據工藝要求將淬火件一直冷卻到淬火件的要求性能的部位的溫度低于馬氏體轉變溫度，比如45鋼可以冷卻到心部溫度低于300℃。中碳鋼采用本發明方法入液淬火冷卻可以減輕入液時的單面冷卻的不均勻性。
實施例3本實例的處理產品對象為重量超過1噸的長板類零件，材料為合金鋼，采用水作為淬火介質。采用本發明的方法進行淬火，即工件懸掛方式噴液、浸液和空冷組合控制淬火冷卻方法。具體淬火過程如下將吊具掛在吊車上，通過吊具底部的鉤子將臥式放置的淬火件鉤住并轉移向淬火槽的淬火區域，將吊具的放置桿放置在淬火槽的預定的支撐位置的放置座上，使淬火件正好處于淬火槽的淬火區域，然后根據工藝要求進行噴液淬火、浸液和出液等淬火過程，具體工藝過程為采用在噴液的同時進行介質的快速注入將工件全部浸沒，至工件的表層轉變為馬氏體，心部或某一指定部位接近馬氏體開始轉變溫度時，將注入的介質快速放出，使工件在空氣中進行緩慢冷卻，此時心部熱量傳向表層使表層馬氏體發生自回火，馬氏體發生自回火后性能由脆性轉變為韌性，避免了隨后冷卻過程中開裂的發生。根據工藝要求可以反復進行上述的噴液、浸液和出液空冷的工藝過程。采用該工藝的優點是由于采用了浸液與空冷相結合的控制時間冷卻使合金鋼可以采用水為介質進行淬火，在力學性能提高的同時而不發生開裂。
權利要求
1.一種工件懸掛方式噴液、浸液和空冷組合控制淬火冷卻方法，其特征在于，包括步驟如下首先將吊具掛在吊車上，通過吊具底部的鉤子將臥式放置的淬火件鉤住并轉移向淬火槽的淬火區域，將吊具的放置桿放置在淬火槽的預定的支撐位置的放置座上，使淬火件正好處于淬火槽的淬火區域；然后根據工藝要求進行噴液淬火和浸液淬火噴液淬火采用在淬火槽的淬火區域中淬火件的兩側設置噴管，噴管采用在水管面向淬火件的方向上開孔的方法或采用在水管面向淬火件方向上安裝噴嘴的方法，噴液淬火的介質采用泵通過管路連接提供；浸液淬火是采用泵將介質快速注入淬火槽內，然后再通過一個閥門將介質放出的方法。
2.根據權利要求1所述的工件懸掛方式噴液、浸液和空冷組合控制淬火冷卻方法，其特征是，對于合金鋼，采用在噴液的同時進行介質的快速注入將工件全部浸沒，當工件的表層已經轉變為馬氏體，心部或某一指定部位接近馬氏體開始轉變溫度時，將注入的介質快速放出，使工件在空氣中進行緩慢冷卻，此時心部熱量傳向表層使表層馬氏體發生自回火。
3.根據權利要求1所述的工件懸掛方式噴液、浸液和空冷組合控制淬火冷卻方法，其特征是，對于碳鋼，采用在噴液的同時進行浸液的過程，該工藝根據工藝要求將淬火件一直冷卻到淬火件的要求性能的部位的溫度低于馬氏體轉變溫度后出介質。
全文摘要
一種工件懸掛方式噴液、浸液和空冷組合控制淬火冷卻方法，屬于金屬材料熱處理領域。本發明采用一個吊具和一個淬火槽，所述吊具由吊環、鉤子和放置桿組成，所述淬火槽，在槽口部兩側各設置一個用于放置吊具的放置桿的放置座，在淬火槽的淬火區域的兩側設置噴液管；將吊具掛在吊車上，通過吊具底部的鉤子將臥式放置的淬火件鉤住并轉移向淬火槽的淬火區域，將吊具的放置桿放置在淬火槽的預定的支撐位置的放置座上，此時淬火件正好處于淬火槽的淬火區域，然后根據工藝要求進行噴液淬火、浸液淬火和空冷的組合。本發明解決了金屬淬火因冷卻不均勻造成的畸變增大的問題。
文檔編號C21D9/00GK1962893SQ20061011924
公開日2007年5月16日 申請日期2006年12月7日 優先權日2006年12月7日
發明者陳乃錄, 左訓偉, 張偉民, 張幸 申請人:上海交通大學