專(zhuān)利名稱(chēng)：H13類(lèi)鋼的淬火冷卻工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼的淬火工藝，特別是一種H13類(lèi)鋼的淬火冷卻工藝。
背景技術(shù)：
壓鑄模普遍使用淬透性較好的H13類(lèi)鋼。較為常用的淬火方式有水淬和油淬，但是對(duì)于淬透性較好的H13類(lèi)鋼來(lái)說(shuō)不宜全程采取水淬，因?yàn)樗休^強(qiáng)烈的冷卻能力，直接淬火，在馬氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)的冷速太大，在組織應(yīng)力和熱應(yīng)力的雙重作用，內(nèi)應(yīng)力急劇增大，使零件發(fā)生嚴(yán)重變形甚至開(kāi)裂；也不宜采用油淬，因?yàn)橛痛憷鋮s速度小，淬透直徑小，大型工件不易淬透。
目前，尚未有一種簡(jiǎn)單方便的淬火冷卻工藝能使H13類(lèi)鋼獲得良好的馬氏體組織。發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種H13類(lèi)鋼的淬火冷卻工藝，通過(guò)該工藝避免了 H13類(lèi)鋼淬火器件的開(kāi)裂變形問(wèn)題，同時(shí)能得到良好的馬氏體組織。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是: 一種H13類(lèi)鋼的淬火冷卻工藝，包括以下步驟: a.分級(jí)加熱階段:將工件放到氣淬爐中分級(jí)加熱到奧氏體溫度并保溫； b.氣冷階段:往氣淬爐中充入氣體，將工件表面溫度冷卻至680-720°C； c.水冷階段:將工件放入淬入水冷爐的水溶液中，并冷卻至工件表面溫度370-410°C ； d.風(fēng)冷階段:從水冷爐中取出工件，由風(fēng)機(jī)實(shí)施風(fēng)冷。
理想的冷卻方式為馬氏體點(diǎn)(Ms點(diǎn))以上時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)鋼材快速冷卻，而在Ms點(diǎn)以下應(yīng)為緩慢冷卻，減少內(nèi)應(yīng)力，防止工件的變形與開(kāi)裂。為此，本技術(shù)中以氣冷轉(zhuǎn)水冷再轉(zhuǎn)風(fēng)冷的方法，通過(guò)水冷的方式加快對(duì)Ms點(diǎn)以上(高溫區(qū))的冷卻速度，讓奧氏體迅速過(guò)冷到馬氏體區(qū)域，以保證淬火時(shí)得到的馬氏體組織；在此點(diǎn)以下(低溫區(qū))采取風(fēng)機(jī)吹風(fēng)實(shí)施分級(jí)緩冷，減緩冷卻的速度，使奧氏體組織向馬氏體組織轉(zhuǎn)變時(shí)得到控制。
實(shí)踐中證明，高于Ms點(diǎn)(高溫區(qū))以上時(shí)，冷卻速度增大，熱應(yīng)力也隨之增加，但這時(shí)工件的溫度還比較高，塑性還好，不會(huì)發(fā)生裂紋，對(duì)淬火并無(wú)不利影響。在Ms點(diǎn)以下(低溫區(qū))采取風(fēng)冷，大大減緩了冷卻的速度，使奧氏體組織向馬氏體組織轉(zhuǎn)變時(shí)得到控制，組織緩慢轉(zhuǎn)變所產(chǎn)生的組織應(yīng)力也隨之降低，從而保證工件不開(kāi)裂和得到更深的淬硬層。
作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟c中的水溶液中溶入氫氧化納。該氫氧化鈉水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%。
工件在650_550°C溫度范圍內(nèi)水對(duì)其冷卻能力為600°C /s，冷卻速度很快，但水的冷卻能力對(duì)水溫的變化很敏感，水溫的升高，冷卻能力將急劇下降。為了保證水的冷卻能力、減少工件和水的溫度差距， 因此在水中加入氫氧化鈉。50%氫氧化鈉能在20°C或96°C水溫范圍內(nèi)保持在一個(gè)穩(wěn)定的冷卻速度，該冷卻速度達(dá)到純凈水對(duì)H13類(lèi)鋼650-550°C溫度范圍內(nèi)的冷卻速度600°C /s。
作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟d中還有等溫步驟，工件從水冷爐中取出后放置于空間環(huán)境中使得工件心部溫度與表面溫度之差小于90°c。
作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟d中，風(fēng)機(jī)由變頻器控制，冷卻速率隨風(fēng)量大小變化。采取風(fēng)冷同時(shí)也避免了油水混合物而造成冷卻過(guò)快的風(fēng)險(xiǎn)。
作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，工件的表面溫度和心部溫度分別由兩支測(cè)溫電偶監(jiān)控。
本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的淬火冷卻由氣冷、水冷和風(fēng)冷依次進(jìn)行，水冷加快淬火的冷卻速度，讓奧氏體迅速過(guò)冷到馬氏體區(qū)域，以保證淬火時(shí)得到的馬氏體組織；水冷之后的風(fēng)冷大大減緩了冷卻的速度，使奧氏體組織向馬氏體組織轉(zhuǎn)變時(shí)所產(chǎn)生的組織應(yīng)力也隨之降低，從而保證工件不開(kāi)裂和得到更深的淬硬層。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明淬火工藝曲線示意圖。
具體實(shí)施方式
一種H13類(lèi)鋼的淬火冷卻工藝，包括以下步驟: a.分級(jí)加熱階段:將工件放到氣淬爐中分級(jí)加熱到奧氏體溫度并保溫； b.氣冷階段:往氣淬爐中充入氣體，將工件表面溫度冷卻至680-720°C； c.水冷階段:將工件放入淬入水冷爐的水溶液中，并冷卻至工件表面溫度370-410°C ； d.風(fēng)冷階段:從水冷爐中取出工件，由風(fēng)機(jī)實(shí)施風(fēng)冷。
下面結(jié)合圖1和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)闡述。
實(shí)施例1 氣淬爐采用真空氣壓氣淬爐，將其抽真空至爐內(nèi)氣壓為0.08Pa，后充入壓力為IOOPa的N2進(jìn)行保護(hù)；以15°C /min升溫速率加熱升溫，當(dāng)爐膛溫度達(dá)到650°C時(shí)進(jìn)行保溫，持續(xù)200min ;接著以13°C /min升溫速率繼續(xù)加熱，當(dāng)達(dá)到850°C時(shí)進(jìn)行保溫，持續(xù)140min ;繼續(xù)以13°C /min升溫速率 加熱，達(dá)到1050°C時(shí)進(jìn)行保溫，持續(xù)135min ;向真空高壓氣淬爐中充入N2，將工件冷卻到工件表面溫度680 V ;取出工件并淬入50%氫氧化鈉水溶液中并冷卻至工件表面溫度370°C ;將工件從水溶液中取出等溫，直到工件心部溫度與表面溫度之差小于90°C等溫結(jié)束；之后用可調(diào)速的風(fēng)機(jī)對(duì)工件風(fēng)冷；冷卻至工件表面60°C后，進(jìn)行第一次回火。
實(shí)施例2 氣淬爐采用真空氣壓氣淬爐，將其抽真空至爐內(nèi)氣壓為0.08Pa，后充入壓力為IOOPa的N2進(jìn)行保護(hù)；以15°C /min升溫速率加熱升溫，當(dāng)爐膛溫度達(dá)到650°C時(shí)進(jìn)行保溫，持續(xù)200min ;接著以13°C /min升溫速率繼續(xù)加熱，當(dāng)達(dá)到850°C時(shí)進(jìn)行保溫，持續(xù)140min ;繼續(xù)以13°C /min升溫速率加熱，達(dá)到1050°C時(shí)進(jìn)行保溫，持續(xù)135min ;向真空高壓氣淬爐中充Λ N2，將工件冷卻到工件表面溫度720°C ;取出工件并淬入50%氫氧化鈉水溶液中并冷卻至工件表面溫度410°C ;將工件從水溶液中取出等溫，直到工件心部溫度與表面溫度之差小于90°C等溫結(jié)束；之后用可調(diào)速的風(fēng)機(jī)對(duì)工件風(fēng)冷；冷卻至工件表面60°C后，進(jìn)行第一次回火。
實(shí)施例3 氣淬爐采用真空氣壓氣淬爐，將其抽真空至爐內(nèi)氣壓為0.08Pa，后充入壓力為IOOPa的N2進(jìn)行保護(hù)；以15°C /min升溫速率加熱升溫，當(dāng)爐膛溫度達(dá)到650°C時(shí)進(jìn)行保溫，持續(xù)200min ;接著以13°C /min升溫速率繼續(xù)加熱，當(dāng)達(dá)到850°C時(shí)進(jìn)行保溫，持續(xù)140min ;繼續(xù)以13°C /min升溫速率加熱，達(dá)到1050°C時(shí)進(jìn)行保溫，持續(xù)135min ;向真空高壓氣淬爐中充入N2，將工件冷卻到工件表面溫度700°C ;取出工件并淬入50%氫氧化鈉水溶液中并冷卻至工件表面溫度390°C ;將工件從水溶液中取出等溫，直到工件心部溫度與表面溫度之差小于90°C等溫結(jié)束；之后用可調(diào)速的風(fēng)機(jī)對(duì)工件風(fēng)冷；冷卻至工件表面60°C后，進(jìn)行第一次回火。
以上所 述只是本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，其并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種H13類(lèi)鋼的淬火冷卻工藝，其特征在于，包括以下步驟 a.分級(jí)加熱階段將工件放到氣淬爐中分級(jí)加熱到奧氏體溫度并保溫； b.氣冷階段往氣淬爐中充入氣體，將工件表面溫度冷卻至680-720°C； c.水冷階段將工件放入淬入水冷爐的水溶液中，并冷卻至工件表面溫度370-410°C； d.風(fēng)冷階段從水冷爐中取出工件，由風(fēng)機(jī)實(shí)施風(fēng)冷。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的H13類(lèi)鋼的淬火冷卻工藝，其特征在于所述步驟c中的水溶液中溶入氫氧化納。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的H13類(lèi)鋼的淬火冷卻工藝，其特征在于所述步驟d中還有等溫步驟，工件從水冷爐中取出后放置于空間環(huán)境中使得工件心部溫度與表面溫度之差小于 90。。。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的H13類(lèi)鋼的淬火冷卻工藝，其特征在于所述步驟d中，風(fēng)機(jī)由變頻器控制，冷卻速率隨風(fēng)量大小變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的H13類(lèi)鋼的淬火冷卻工藝，其特征在于工件的表面溫度和心部溫度分別由兩支測(cè)溫電偶監(jiān)控。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種H13類(lèi)鋼的淬火冷卻工藝包括依次進(jìn)行的分級(jí)加熱步驟、氣冷步驟、水冷步驟和風(fēng)冷步驟。本發(fā)明的淬火冷卻由氣冷、水冷和風(fēng)冷依次進(jìn)行，水冷加快淬火的冷卻速度，讓奧氏體迅速過(guò)冷到馬氏體區(qū)域，以保證淬火時(shí)得到的馬氏體組織；水冷之后的風(fēng)冷大大減緩了冷卻的速度，使奧氏體組織向馬氏體組織轉(zhuǎn)變時(shí)所產(chǎn)生的組織應(yīng)力也隨之降低，從而保證工件不開(kāi)裂和得到更深的淬硬層。本發(fā)明適用于H13類(lèi)鋼的淬火冷卻。
文檔編號(hào)C21D1/613GK103255269SQ20131011262
公開(kāi)日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月2日
發(fā)明者馬廣興, 肖偉雄, 葉能 申請(qǐng)人:廣州市型腔模具制造有限公司