CN102560020B - 解决导杆淬火后开裂和弯曲度超差的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种解决导杆淬火后开裂和弯曲度超差的工艺方法，它包括以下步骤：(1)制作硅酸铝缓冷棒装入十字交叉孔内；(2)以开口槽处的销孔为工艺孔，制作起吊棒；在保温时间到后，将起吊棒穿入销孔内，吊起导杆，使导杆呈竖直状态，竖直入水冷却；(3)采用预冷-双液的淬火方式，将加热好的导杆，自炉中取出后先在空气中预冷，再将起吊棒穿入销孔内，吊起导杆，使导杆呈竖直状态放入水中冷却，才入水冷却，最后将导杆迅速转至油中冷却到Ms点以下即可。本发明能够加快导杆关键部位的冷速，并使导杆在温度大于60℃的水中竖直冷却，且能够解决导杆淬火后开裂和变形超差的问题。

Description

解决导杆淬火后开裂和弯曲度超差的工艺方法
技术领域
本发明属于一种热处理的工艺方法，具体涉及一种解决导杆淬火后开裂和弯曲度超差的工艺方法。
背景技术
矿用液压支架中的导杆是支架中的重要构件，受力形式复杂，选用35CrMnSiA钢这种材料制造。热处理要求为：HRC35-40，弯曲度≤1.5mm。35CrMnSiA钢作为高级优质结构钢，其常规淬火工艺为：870℃淬火，油冷。奥氏体转变点(AC3)：830℃，马氏体转变点(Ms)：330℃(见图6)。但用此材料制造的导杆用常规淬火工艺不能实现大批量生产，原因在于淬火油槽冷却能力不足：第一批导杆淬火后，油温已接近闪点，继续淬火容易引起火灾。故此实际生产中采用水冷处理，而导杆在870℃淬火水冷后80％弯曲度超差，最大达到3.5mm，并曾多次出现断裂情况，裂纹1多出现在导杆的内孔面上(见图1)。经分析，导杆出现断裂和弯曲的原因有以下3种：①加热温度和淬火时入水温度偏高；②导杆形状特殊，截面存在突变，如中心距很短的十字交叉孔，成为应力集中部位，淬火过程中易出现裂纹；③装炉方式不合理，加热时导杆离炉丝距离太近，保温时间到后，靠近炉丝一侧导杆已弯曲；④淬火方式不合理，工件在料盘上横放加热，保温时间到后吊料盘入水冷却，在工件的径向因冷速不同步，导致组织转变不同步，从而使工件发生弯曲变形。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述不足，提供一种解决导杆淬火后开裂和弯曲度超差的工艺方法，该方法能够加快导杆关键部位的冷速，并使导杆在温度大于60℃的水中竖直冷却，且能够解决导杆淬火后开裂和变形超差的问题。
本发明的技术方案：一种解决导杆淬火后开裂和弯曲度超差的工艺方法，它包括以下步骤：
(1)制作硅酸铝缓冷棒装入十字交叉孔内；
(2)以开口槽处的销孔为工艺孔，制作起吊棒；在保温时间到后，将起吊棒穿入销孔内，吊起导杆，使导杆呈竖直状态，竖直入水冷却；
(3)采用预冷-双液的淬火方式，将加热好的导杆，自炉中取出后先在空气中预冷，再将起吊棒穿入销孔内，吊起导杆，使导杆呈竖直状态放入水中冷却，才入水冷却，最后将导杆迅速转至油中冷却到Ms点以下即可。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：1、本发明解决了35CrMnSiA钢用现行热处理工艺淬火容易使导杆淬裂和淬火后弯曲度超差的问题，同时硬度，抗拉强度，弯曲度等其各项性能指标均不低于常规淬火工艺处理的导杆；
2、新热处理淬火工艺可以应用于诸如其它截面突变较大，不允许水淬的材料，长径比大于7∶1，容易弯曲的工件；
3、采用预冷-双液的淬火方式，通过设计硅酸铝缓冷棒解决了导杆关键部位的冷速，以及导杆危险截面处的冷却速度，实现了导杆在温度大于60℃的水中竖直冷却；
4、极大地减少了因热处理原因导致的导杆开裂和弯曲度超差的质量事故，实现了大批量生产导杆的可行性。
附图说明
图1是现有技术中导杆出现裂纹的状态图；
图2是现有技术中预冷淬火的曲线图；
图3是现有技术中双液淬火的曲线图；
图4是本发明中预冷-双液淬火的曲线图；
图5是本发明的理想淬火介质的冷却曲线图；
图6是本发明的工装及淬火的示意图。
具体实施方式
一种解决导杆淬火后开裂和弯曲度超差的工艺方法，它包括以下步骤：
(1)制作硅酸铝缓冷棒3装入十字交叉孔内；
(2)以开口槽处的销孔为工艺孔，制作起吊棒2；在保温时间到后，将起吊棒2穿入销孔内，吊起导杆，使导杆呈竖直状态，竖直入水冷却；
(3)采用预冷-双液的淬火方式，如图4、6所示，将加热好的导杆，自炉中取出后先在空气中预冷，再将起吊棒2穿入销孔内，吊起导杆，使导杆呈竖直状态放入水中冷却，才入水冷却，最后将导杆迅速转至油中冷却到Ms点以下即可。
以PMZ85 00-30为例，材料规格为Φ120×1063。
1、加热温度
新工艺采用水淬油冷，为降低导杆的变形及开裂倾向，加热温度设定为850℃。
2、保温时间
淬火加热保温时间按下列公式计算：t＝(1.2～1.5)D
式中t——保温时间(min)
D——工件有效厚度(mm)
此公式适用于合金钢在空气电阻炉中的热处理
故保温时间t＝(1.2～1.5)D＝1.4×120＝168min
3、空气中预冷时间
采用空气中预冷可以在保证淬硬层深度的条件下减小导杆的变形与开裂倾向。空气中预冷时间按下式计算：
t＝12+(1D～2D)
式中t1------预冷时间(min)
D1-----工危险截面厚度(mm)
导杆截面最薄处厚度为40mm
故空气中预冷时间为：t＝12+(1D～2D)＝12+1.5×40＝72s
4、淬火方式及水中冷却时间
保温时间到后穿合适棒料入开槽端横孔，将导杆吊起，保证导杆之间有30mm，以上的间隙，待空冷时间到后即可使导杆垂直入水冷却。
此处是控制导杆变形与开裂的关键步骤。此钢为中碳合金钢，水冷时间取1s/mm，导杆有效厚度为120mm，过水冷时间为120s。
5、油中冷却时间
导杆在油中冷却时间需要延长，以出油后表面温度低于240℃，到90％以上马氏体为准。
6、回火时间一般从工件入炉后炉温升到回火温度时开始计算，导杆淬火后在空气炉中回火，回火时间为：40～60min+每毫米最大厚度2～3min，所以导杆回火时间为280min左右。
7、回火冷却
35CrMnSiA这种材料在520℃回火后慢冷会使钢变脆，及产生了回火脆性，为了消除钢的回火脆性，要采用在水中快速冷却的方法快速通过回火脆性区的温度为350-550℃。
淬火冷却过程对淬火介质的要求应当具有在中温时冷却快，低温时冷却慢的特性。从图5中可以看出，为了获得所需的组织，钢淬火时一般都需要采取快冷，使其冷速大于临界冷却速度Vc，以避免过冷奥氏体发生分解。从钢的C曲线可知，当工件冷至鼻部温度以下时便不再需要快冷，过冷奥氏体的孕育期增长，适当减慢冷却也无妨，在马氏体转变区正需要慢冷才能减少组织应力，从而降低淬火变形和开裂的倾向。
通过上述工艺方法处理的导杆，各方面性能均不低于常规淬火工艺处理的导杆，且解决了导杆淬火后开裂和变形超差的问题。

Claims (1)

1.一种解决导杆淬火后开裂和弯曲度超差的工艺方法，其特征是包括以下步骤：
(1)制作硅酸铝缓冷棒装入十字交叉孔内；
(2)以开口槽处的销孔为工艺孔，制作起吊棒；在保温时间到后，将起吊棒穿入销孔内，吊起导杆，使导杆呈竖直状态，竖直入水冷却；
(3)采用预冷-双液的淬火方式，将加热好的导杆，自炉中取出后先在空气中预冷，再将起吊棒穿入销孔内，吊起导杆，使导杆呈竖直状态放入水中冷却，才入水冷却，最后将导杆迅速转至油中冷却到Ms点以下即可；
在上述步骤中，水冷却的温度大于60℃，导杆材料为中碳合金钢，冷却时间为1s/mm，导杆有效厚度为120mm。
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