專利名稱：鋼鐵等溫淬火-回火冷卻工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鋼鐵熱處理工藝，尤其涉及一種鋼鐵等溫淬火-回火冷卻工藝。
背景技術：
傳統鋼鐵熱處理耗能大、污染嚴重、工人勞動繁重、工藝落后、成本高；我國熱處理理論水平不低，根本是如何用熱處理理論指導熱處理實踐，理論和實踐相結合，保證零件的質量，使零件一個頂幾個，這是熱處理的關鍵；由于鋼的淬透性問題沒有突破，使大型工件 1/2T處的質量技術指標難以達標。

發明內容
本發明的目的在于提供一種鋼鐵等溫淬火-回火冷卻工藝，該工藝節約大量的能源和資源，降低熱處理成本，保護環境，減輕工人的勞動強度，提高熱處理質量，解決大型工件1/2T處強韌化熱處理的淬透性難題。本發明是這樣實現的，其特征是工藝為
(一)淬透性差的鋼鐵等溫淬火加熱溫度EF按下列原則確定；
熱處理難度系數N ^ 300mm,淬火加熱溫度EF確定比該鋼號淬火加熱溫度高50°C 80 0C ；
熱處理難度系數N < 300mm，淬火加熱溫度EF 確定比該鋼號淬火加熱溫度高 20°C 50°C ；
(二)采用兩次階梯預熱，減小因加熱造成的內應力，為淬火水冷作準備；
當加熱溫度EF為800°C時，則階梯預熱溫度AB和CD分別為400°C和600°C ；
當加熱溫度EF為950°C時，則階梯預熱溫度AB和CD分別為500°C和700°C ；
當加熱溫度EF為800°C 950°C之間時，以此類推階梯AB和⑶的預熱溫度；
(三)兩次階梯預熱的升溫速度OA和BC均為100°C 150°C/h ;從600°C 700°C升至800°C 950°C的升溫速度DE為150°C 200°C /h ；
(四)淬火(預熱)保溫時間；
淬火(預熱)保溫時間按下列公式計算
T 總=Kz+Az (Ay) XDXK 式中T總一保溫過程的總時間(mm);
Kz (Ky) 一淬火(預熱)保溫時間基數(min);
Az (Ay) 一淬火(預熱)保溫時間系數(min/mm);
D —工件有效厚度(mm)；
K —工件裝爐修正系數；
(五)確定出爐淬火在質量分數5% 10%NaCl水溶液中冷卻時間FlGl。計算工件水冷時間公式
T = aXN式中T —工件水冷時間(min)；
N —熱處理難度系數(mm)； a 一冷卻系數(min/mm)；
當N彡300mm,碳素鋼a值取0. 005 0. 009mim/mm ;合金鋼a值取0. 002
0.OOBmim/mm ；
當 N < 300mm，碳素鋼 a 值取 0. 008 0. 02mim/mm ;合金鋼 a 值取 0. 002 0. 015mim/
mm ；
(六)確定出水后回溫到點H的溫度為貝氏體轉變點以上50°C 100°C，但須低于珠光體轉變溫度，即C-曲線彎折處溫度；
當熱處理難度系數N≥300mm,回溫溫度點H取上限；反之，取下限；
回溫溫度升到確定點H，立即入質量分數5% 10%NaCl水溶液中冷卻，防止發生珠光體和上貝氏體的轉變；
(七)確定第二次水冷時間H2I2；
當熱處理難度系數N≥300mm,確定在質量分數5% 10%NaCl水溶液中冷卻時間H2I2 為第一次水冷時間FlGl的50% 80% ；
當熱處理難度系數N < 300mm,確定在5% 10%NaCl水溶液中冷卻時間H2I2為第一次水冷時間FlGl的40% 70% ；
(A)確定第二次回溫溫度，實際是確定利用余熱進行等溫的溫度；
當熱處理難度系數N≥300mm,回溫溫度JK確定比Ms點高10°C 30°C ；
當熱處理難度系數N < 300mm,回溫溫度JK確定比Ms點高20°C 40°C ；
(九)在上述確定的等溫溫度下，確定等溫時間JlKl為貝氏體轉變開始和終了線所需時間的50% 70%o回溫溫度停止上升，工件靜置空冷，以確保在等溫時間內，降溫不低于Ms點，即開始計算等溫時間；
(十)等溫后，中、低碳鋼、低合金鋼采用質量分數5% 10%NaCl水溶液冷卻；高碳鋼、中合金鋼采用快速空冷；高合金鋼、高速鋼采用空冷；以上冷卻至室溫，立即轉入回火工序；
(十一)根據強度和硬度的要求以及其他特殊要求，確定回火溫度和保溫時間；
鋼的回火溫度與硬度的關系，可以在有關資料中查到，也可以通過試驗確定；對于一些重要的結構零件，由于它們具有高的機械性能，回火溫度不能僅僅根據硬度來確定；這時， 必須通過測定它們在不同溫度下回火后的機械性能(強度、塑性、韌性)的試驗來確定；
回火時間的確定；
回火保溫時間隨爐子類型、工件大小、裝爐量多少和對工件的要求而定，其原則是保證透燒、均勻，并沿整個截面獲得一致的機械性能；
回火保溫時間可按經驗公式確定 th = Kh + Ah X D 式中th —回火保溫時間(min)；
Kh —回火保溫時間基數(min)；
Ah —回火保溫時間系數(min/mm)；D —工件的有效厚度(mm)；
回火保溫時間基數Kh與回火保溫時間系數Ah見表3 ; 表3回火保溫時間基數Kh與回火保溫時間系數Ah
權利要求
1.一種鋼鐵等溫淬火-回火冷卻工藝，其特征是工藝為(一)淬透性差的鋼鐵等溫淬火加熱溫度EF按下列原則確定；熱處理難度系數N ^ 300mm,淬火加熱溫度EF確定比該鋼號淬火加熱溫度高50°C 80 0C ；熱處理難度系數N < 300mm,淬火加熱溫度EF確定比該鋼號淬火加熱溫度高20°C 50 0C ；(二)采用兩次階梯預熱，減小因加熱造成的內應力，為淬火水冷作準備；當加熱溫度EF為800°C時，則階梯預熱溫度AB和CD分別為400°C和600°C ；當加熱溫度EF為950°C時，則階梯預熱溫度AB和CD分別為500°C和700°C ；當加熱溫度EF為800°C 950°C之間時，以此類推階梯AB和⑶的預熱溫度；(三)兩次階梯預熱的升溫速度OA和BC均為100°C 150°C/h ;從600°C 700°C升至800°C 950°C的升溫速度DE為150°C 200°C /h ；(四)淬火(預熱)保溫時間；淬火(預熱)保溫時間按下列公式計算T 總=Kz+Az (Ay) XDXK 式中T總一保溫過程的總時間(mm);Kz (Ky) 一淬火(預熱)保溫時間基數(min);Az (Ay) 一淬火(預熱)保溫時間系數(min/mm);D —工件有效厚度(mm)；K —工件裝爐修正系數；(五)確定出爐淬火在質量分數5% 10%NaCl水溶液中冷卻時間FlGl；計算工件水冷時間公式T = aXN 式中T —工件水冷時間(min)；N —熱處理難度系數(mm)； a 一冷卻系數(min/mm)；當N≥300mm,碳素鋼a值取0. 005 0. 009mim/mm ;合金鋼a值取0. 002 0.OOBmim/mm ；當 N < 300mm,碳素鋼 a 值取 0. 008 0. 02mim/mm ;合金鋼 a 值取 0. 002 0. 015mim/mm ；(六)確定出水后回溫到點H的溫度為貝氏體轉變點以上50°C 100°C，但須低于珠光體轉變溫度，即C-曲線彎折處溫度；當熱處理難度系數N彡300mm,回溫溫度點H取上限；反之，取下限；回溫溫度升到確定點H，立即入質量分數5% 10%NaCl水溶液中冷卻，防止發生珠光體和上貝氏體的轉變；(七)確定第二次水冷時間H2I2 ；當熱處理難度系數N彡300mm,確定在質量分數5% 10%NaCl水溶液中冷卻時間H2I2 為第一次水冷時間FlGl的50% 80% ；當熱處理難度系數N < 300mm,確定在5% 10%NaCl水溶液中冷卻時間H2I2為第一次水冷時間FlGl的40% 70% ；(A)確定第二次回溫溫度，實際是確定利用余熱進行等溫的溫度；當熱處理難度系數N彡300mm,回溫溫度JK確定比Ms點高10°C 30°C ；當熱處理難度系數N < 300mm,回溫溫度JK確定比Ms點高20°C 40°C ；(九)在上述確定的等溫溫度下，確定等溫時間JlKl為貝氏體轉變開始和終了線所需時間的50% 70% ;回溫溫度停止上升，工件靜置空冷，以確保在等溫時間內，降溫不低于Ms 點，即開始計算等溫時間；(十)等溫后，中、低碳鋼、低合金鋼采用質量分數5% 10%NaCl水溶液冷卻；高碳鋼、中合金鋼采用快速空冷；高合金鋼、高速鋼采用空冷；以上冷卻至室溫，立即轉入回火工序；(十一)根據強度和硬度的要求以及其他特殊要求，確定回火溫度和保溫時間；鋼的回火溫度與硬度的關系，可以在有關資料中查到，也可以通過試驗確定；對于一些重要的結構零件，由于它們具有高的機械性能，回火溫度不能僅僅根據硬度來確定；這時， 必須通過測定它們在不同溫度下回火后的機械性能(強度、塑性、韌性)的試驗來確定；回火時間的確定；回火保溫時間隨爐子類型、工件大小、裝爐量多少和對工件的要求而定，其原則是保證透燒、均勻，并沿整個截面獲得一致的機械性能；回火保溫時間可按經驗公式確定 th = Kh + Ah X D 式中th —回火保溫時間(min)；Kh —回火保溫時間基數(min)；Ah —回火保溫時間系數(min/mm)；D —工件的有效厚度(mm)；回火保溫時間基數Kh與回火保溫時間系數Ah見表3 ;表3回火保溫時間基數Kh與回火保溫時間系數Ah
2.根據權利要求I所述的鋼鐵等溫淬火-回火冷卻工藝，其特征是NaCl水溶液溫度控制在18°C 38 °C。
全文摘要
一種鋼鐵等溫淬火-回火冷卻工藝，用創新思維定義“熱處理難度系數”，重新定義“貝氏體轉變等溫淬火冷卻方式”，顛覆“傳統單一的冷卻方式”。從而顛覆傳統鋼的淬透性理論，建立嶄新的鋼的淬透性理論，大大提高了鋼的淬透性。鋼奧氏體化后，在水中冷卻而未冷透，通過回溫增大鋼表面與水的能量差，來提高再次水冷速度，從而提高鋼的淬透性。再回溫，利用余熱進行等溫。進行中高溫回火，為避免第二類回火脆性采用水冷而未冷透，又通過回溫，利用余熱進行二次貝氏體淬火和自回火處理。本發明的技術效果是節約大量的能源和資源，降低熱處理成本，保護環境，減輕工人的勞動強度，提高熱處理質量，解決大型工件1/2T處強韌化熱處理的淬透性難題，工序合并，節能減排。
文檔編號C21D11/00GK102605145SQ201210105039
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月12日 優先權日2012年4月12日
發明者王長文 申請人:王長文