专利名称：一种中、低碳合金结构钢制件的淬火方法
技术领域：
本发明涉及热处理淬火技术，具体地，涉及中、低碳合金结构钢制件的淬火方法。
背景技术：
在传统的热处理中，中、低碳合金结构钢制件淬火的一般原则是在钢的临界点 Ac3+(30 50°C )，加热保温后，放入油或水中进行淬火处理。 近十几年来，随着水溶液聚合物类淬火介质的普及、应用、以及对淬火冷却过程机 理研究的深入，淬火冷却技术又有了新的进步，发展了一些新的淬火冷却技术，如强烈淬火 技术。另外，在奥氏体晶粒超细化、亚温淬火、中碳钢高温淬火等新型淬火加热技术中，对提 高钢的强韧性的技术均有报道。 但是，在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中高温快速加热技术与强烈 淬火冷却技术均各自为政，单独使用，尚未能够有机的融为一体，并用于同一工件的热处 理中；并且，在传统的加热方式中，热处理保温时间较长，能耗大；另外，淬火油在高温中挥 发，容易导致环境污染。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提出中、低碳合金结构钢制件的淬火方法，以 实现能耗低、环保性好、强韧性和不易生锈的优点，可以满足吊索具行业低温冲击韧性的需 求。 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种中、低碳合金结构钢制件的淬火 方法，包括如下步骤a、将待淬火的中、低碳合金结构钢制件放在淬火炉中，加热至炉温高 于正常奥氏体化温度100-20(TC时，进行保温，直至所述制件透烧；b、选择与所述制件的材 质对应的淬火液，加入淬火槽，并剧烈搅拌；待透烧后，将所述制件放入所述淬火液中，进行 淬火。 进一步地，在步骤a中所述正常奥氏体化温度包括亚共析钢的正常奥氏体化温 度为AC3+ (30-50) °C ，共析钢和过共析钢的正常奥氏体化温度为(30-50) °C ;所述保温的 时间t按公式t = KD计算，其中，K为保温时间系数，K取0. 1-0. 5min/mm， D为所述制件的
有效壁厚。 进一步地，在步骤b中，所述剧烈搅拌具体为采用搅拌电机搅拌淬火液，所述搅 拌电机的转速》1440r/min。 进一步地，在步骤b中，所述淬火液为NaCl水溶液，所述NaCl水溶液的体积浓度 为5-15X、淬火烈度H^4。 其中，所述制件的材质为含20Cr、20CrMnTi、Q345、以及35CrMo的中低淬透性材质 的黑色金属。 进一步地，在步骤b中，所述淬火液为水溶性聚合物淬火液UCONA，所述UCONA的体 积浓度为2-25%、淬火烈度H为1. 5-4。
其中，所述制件的材质为含20SiMn2MoV、35CrMo、42CrMo、以及40CrNiMo的中高淬透性材质的黑色金属。 本发明各实施例的中、低碳合金结构钢制件的淬火方法，以高于正常奥氏体化温度100-200°C的炉温，快速加热待淬火的中、低碳合金结构钢制件，保温至透烧，利用高温快速加热方式代替传统的加热方式，可以大大縮短热处理的保温时间，节能效果显著；透烧后，根据制件的材质，选择对应的NaCl溶液或UC0NA溶液作淬火液，在淬火槽中剧烈搅拌淬火液，将制件放入对应淬火液的淬火槽中，进行淬火，利用NaCl溶液或UC0NA溶液作淬火液，可以增加制件的有效硬化层深度，同时可以免去淬火油高温挥发所致的环境污染，大大改善作业环境；这里，将高温快速加热奥氏体化技术与强烈淬火技术融为一体，对中、低碳合金结构钢制件进行热处理，可以使中、低碳合金结构钢制件在马氏体转变区，进行快速而均匀的冷却，从而在表面形成一层具有高压应力的淬火层，在增加有效硬化层深度的同时，使中碳合金结构钢得到更多的碟状马氏体，使低碳合金结构钢得到更多的板条马氏体，经回火后，可以有效提高合金钢制件的强韧性，尤其是低温冲击韧性；另外，该淬火方法操作简便，易于掌握，无畸变和开裂的风险，尤其是用UCONA作淬火液的制件，还具有不用清洗、及回火后制件不生锈的功效；从而可以克服现有技术中能耗大和环保性差的缺陷，以实现能耗低、环保性好、强韧性和不易生锈的优点，可以满足吊索具行业低温冲击韧性的需求。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图
中所特别指出的结构来实现和获得。
具体实施例方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一 根据本发明实施例，提供了一种中、低碳合金结构钢制件的淬火方法。在本实施例中，中、低碳合金结构钢制件的淬火方法包括 步骤101 :将待淬火的中、低碳合金结构钢制件放在淬火炉中，进行全功率加热，待炉温高于正常奥氏体化温度100-20(TC时，进行保温，直至该制件透烧；
在步骤101中，正常奥氏体化温度包括亚共析钢的正常奥氏体化温度为AC3+(30-50) t:，共析钢和过共析钢的正常奥氏体化温度为AC,(30-50) 。C;保温的时间t按公式t = KD计算，其中，K为保温时间系数，K取0. 1-0. 5min/mm， D为待淬火制件的壁厚(即有效壁厚)； 步骤102 :选择与步骤101中制件的材质对应的淬火液，加入淬火槽，并剧烈搅拌；待透烧后，将所述制件放入所述淬火液中，进行淬火； 在步骤102中，剧烈搅拌具体为采用至少4台搅拌电机、以单台^ 1440r/min的转速，搅拌淬火液；其中，每台搅拌电机的功率^ 5. 5Kw。 在本实施例中，制件的材质为含20Cr、20CrMnTi、Q345、以及35CrMo等中低淬透性材质的黑色金属，对应的淬火液为NaCl水溶液，该NaCl水溶液的体积浓度为5_15%、淬火烈度H > 4，在此体积浓度范围内，随着NaCl水溶液浓度的提高，淬火烈度增大。这里，淬火烈度H是一个相对值，它以18t:的静水的冷却能力作为标准，H二 1 ;当大于1时，说明该介
质冷却能力比水大。
实施例二 与上述实施例不同的是，在本实施例中，制件的材质为含20SiMn2MoV、 35CrMo 、 42CrMo、以及40CrNiMo等中低淬透性材质的黑色金属，对应的淬火液为水溶性聚合物淬火 液UC0NA (英文全称为UC0N Quenchant A)，该UC0NA的体积浓度为2-25 % 、淬火烈度H为 1.5-4，在此体积浓度范围调整，随着浓度的增加，淬火烈度减小。 在本实施例中，UC0NA是由美国联碳(Union Carbide)所生产的水溶性聚合物淬 火液，适合黑色金属及有色金属热处理。可以用在小零件的网带炉的热处理，适合各种感应 淬火及火焰淬火，适合喷射和浸渍等淬火方式，如齿轮、机轴、凸轮轴等部件，以及几何外型 复杂、较高冶金要求的工件。 上述各实施例中、低碳合金结构钢制件的淬火方法，作为一种高温快速加热的强 烈淬火技术，可以应用于中、低碳合金结构钢制件的热处理，即高温快速奥氏体化后用NaCl 水溶液或水溶性聚合物淬火液UC0NA剧烈搅拌淬火，具体的，将高温快速加热奥氏体化与 强烈淬火技术融为一体，以高于正常奥氏体化温度100-20(TC的炉温快速将制件加热，制件 透烧后，根据材质选择性放入具有高速搅拌的NaCl水溶液或水溶性聚合物淬火液UC0NA的 淬火槽中，进行淬火，其中，NaCl水溶液的淬火烈度H > 4，水溶性聚合物淬火液UC0NA的淬 火烈度H在1.5-4之间。 综上所述，本发明各实施例中、低碳合金结构钢制件的淬火方法，可以达到以下有 益效果 (1)将高温快速加热奥氏体化技术与强烈淬火技术融为一体，用于中、低碳合金结 构钢的热处理，采用高温快速加热的方式，代替了传统的加热方式，使热处理的保温时间大 大縮短，节能效果显著； (2)用剧烈搅拌的NaCl水溶液或水溶性聚合物淬火液UC0NA取代了淬火油，在增 加被淬火制件有效硬化层深度的同时，免除了油在高温中挥发所致的环境污染，可以大大 改善了作业环境； (3)高温快速加热强烈淬火制件，在马氏体转变区，进行快速而均匀的冷却，使表 面形成一层具有高压应力的淬火层，在增加有效硬化层深度的同时，中碳合金结构钢得到 更多的碟状马氏体，低碳合金结构钢得到更多的板条马氏体，经回火后有效提高了钢制件 的强韧性，尤其是低温冲击韧性； (4)该工艺技术操作简单，易于掌握，无畸变和开裂的风险，尤其是用UC0NA水溶 液淬火的制件还具有不用清洗，回火后制件不生锈的功效。 最后应说明的是以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明， 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可 以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。
权利要求
一种中、低碳合金结构钢制件的淬火方法，其特征在于，包括如下步骤a、将待淬火的中、低碳合金结构钢制件放在淬火炉中，加热至炉温高于正常奥氏体化温度100-200℃时，进行保温，直至所述制件透烧；b、选择与所述制件的材质对应的淬火液，加入淬火槽，并剧烈搅拌；待透烧后，将所述制件放入所述淬火液中，进行淬火。
2. 根据权利要求1所述的中、低碳合金结构钢制件的淬火方法，其特征在于，在步骤a中所述正常奥氏体化温度包括亚共析钢的正常奥氏体化温度为AC3+(30-50) t:，共析钢 和过共析钢的正常奥氏体化温度为AC, (30-50) °C ;所述保温的时间t按公式t = KD计算，其中，K为保温时间系数，K取0. 1-0. 5min/mm， D为所述制件的有效壁厚。
3. 根据权利要求1所述的中、低碳合金结构钢制件的淬火方法，其特征在于，在步骤b 中，所述剧烈搅拌具体为采用搅拌电机搅拌淬火液，所述搅拌电机的转速^ 1440r/min。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的中、低碳合金结构钢制件的淬火方法，其特征在 于，在步骤b中，所述淬火液为NaCl水溶液，所述NaCl水溶液的体积浓度为5_15%、淬火烈 度H^ 4。
5. 根据权利要求1-3中任一项所述的中、低碳合金结构钢制件的淬火方法，其特征 在于，在步骤b中，所述淬火液为水溶性聚合物淬火液UCONA，所述UCONA的体积浓度为 2-25X、淬火烈度H为1. 5-4。
6. 根据权利要求4所述的中、低碳合金结构钢制件的淬火方法，其特征在于，所述制件 的材质为包含20Cr、20CrMnTi、 Q345、以及35CrMo的中低淬透性材质的黑色金属。
7. 根据权利要求5所述的中、低碳合金结构钢制件的淬火方法，其特征在于，所述制件 的材质为包含20SiMn2MoV、35CrMo、42CrMo、以及40CrNiMo的黑色金属。
全文摘要
本发明公开了一种中、低碳合金结构钢制件的淬火方法，包括如下步骤a、将待淬火的中、低碳合金结构钢制件放在淬火炉中，加热至炉温高于正常奥氏体化温度100-200℃时，进行保温，直至所述制件透烧；b、选择与所述制件的材质对应的淬火液，加入淬火槽，并剧烈搅拌；待透烧后，将所述制件放入所述淬火液中，进行淬火。本发明所述淬火方法，可以克服现有技术中能耗大和环保性差等缺陷，以实现能耗低、环保性好、强韧性和不易生锈的优点，可以满足吊索具行业低温冲击韧性的需求。
文档编号C21D1/18GK101693941SQ200910162349
公开日2010年4月14日 申请日期2009年8月13日 优先权日2009年8月13日
发明者丁得刚, 刘恩宏, 张洪江, 杨建国, 王淼, 马秀英 申请人:巨力索具股份有限公司;