CN103255269A - H13类钢的淬火冷却工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种H13类钢的淬火冷却工艺包括依次进行的分级加热步骤、气冷步骤、水冷步骤和风冷步骤。本发明的淬火冷却由气冷、水冷和风冷依次进行，水冷加快淬火的冷却速度，让奥氏体迅速过冷到马氏体区域，以保证淬火时得到的马氏体组织；水冷之后的风冷大大减缓了冷却的速度，使奥氏体组织向马氏体组织转变时所产生的组织应力也随之降低，从而保证工件不开裂和得到更深的淬硬层。本发明适用于H13类钢的淬火冷却。
Description
技术领域
本发明涉及钢的淬火工艺，特别是一种H13类钢的淬火冷却工艺。
背景技术
压铸模普遍使用淬透性较好的H13类钢。较为常用的淬火方式有水淬和油淬，但是对于淬透性较好的H13类钢来说不宜全程采取水淬，因为水有较强烈的冷却能力，直接淬火，在马氏体转变温度区的冷速太大，在组织应力和热应力的双重作用，内应力急剧增大，使零件发生严重变形甚至开裂；也不宜采用油淬，因为油淬冷却速度小，淬透直径小，大型工件不易淬透。
目前，尚未有一种简单方便的淬火冷却工艺能使H13类钢获得良好的马氏体组织。
发明内容
为了克服上述技术问题，本发明的目的在于提供一种H13类钢的淬火冷却工艺，通过该工艺避免了H13类钢淬火器件的开裂变形问题，同时能得到良好的马氏体组织。
本发明所采用的技术方案是：
一种H13类钢的淬火冷却工艺，包括以下步骤：
a. 分级加热阶段：将工件放到气淬炉中分级加热到奥氏体温度并保温；
b. 气冷阶段：往气淬炉中充入气体，将工件表面温度冷却至680-720℃；
c. 水冷阶段：将工件放入淬入水冷炉的水溶液中，并冷却至工件表面温度370-410℃；
d. 风冷阶段：从水冷炉中取出工件，由风机实施风冷。
理想的冷却方式为马氏体点（Ms点）以上时应当对钢材快速冷却，而在Ms点以下应为缓慢冷却，减少内应力，防止工件的变形与开裂。为此，本技术中以气冷转水冷再转风冷的方法，通过水冷的方式加快对Ms点以上（高温区）的冷却速度，让奥氏体迅速过冷到马氏体区域，以保证淬火时得到的马氏体组织；在Ms点以下（低温区）采取风机吹风实施分级缓冷，减缓冷却的速度，使奥氏体组织向马氏体组织转变时得到控制。
实践中证明，高于Ms点（高温区）以上时，冷却速度增大，热应力也随之增加，但这时工件的温度还比较高，塑性还好，不会发生裂纹，对淬火并无不利影响。在Ms点以下（低温区）采取风冷，大大减缓了冷却的速度，使奥氏体组织向马氏体组织转变时得到控制，组织缓慢转变所产生的组织应力也随之降低，从而保证工件不开裂和得到更深的淬硬层。
作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤c中的水溶液中溶入氢氧化纳。该氢氧化钠水溶液的质量分数为50%。
工件在650-550℃温度范围内水对其冷却能力为600℃/s，冷却速度很快，但水的冷却能力对水温的变化很敏感，水温的升高，冷却能力将急剧下降。为了保证水的冷却能力、减少工件和水的温度差距，因此在水中加入氢氧化钠。50%氢氧化钠能在20℃或96℃水温范围内保持在一个稳定的冷却速度，该冷却速度达到纯净水对H13类钢650-550℃温度范围内的冷却速度600℃/s。
作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤d中还有等温步骤，工件从水冷炉中取出后放置于空间环境中使得工件心部温度与表面温度之差小于90℃。
作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤d中，风机由变频器控制，冷却速率随风量大小变化。采取风冷同时也避免了油水混合物而造成冷却过快的风险。
作为上述技术方案的进一步改进，工件的表面温度和心部温度分别由两支测温电偶监控。
本发明的有益效果是：本发明的淬火冷却由气冷、水冷和风冷依次进行，水冷加快淬火的冷却速度，让奥氏体迅速过冷到马氏体区域，以保证淬火时得到的马氏体组织；水冷之后的风冷大大减缓了冷却的速度，使奥氏体组织向马氏体组织转变时所产生的组织应力也随之降低，从而保证工件不开裂和得到更深的淬硬层。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
图1是本发明淬火工艺曲线示意图。
具体实施方式
一种H13类钢的淬火冷却工艺，包括以下步骤：
a. 分级加热阶段：将工件放到气淬炉中分级加热到奥氏体温度并保温；
b. 气冷阶段：往气淬炉中充入气体，将工件表面温度冷却至680-720℃；
c. 水冷阶段：将工件放入淬入水冷炉的水溶液中，并冷却至工件表面温度370-410℃；
d. 风冷阶段：从水冷炉中取出工件，由风机实施风冷。
下面结合图1和实施例对本发明做详细阐述。
实施例1
气淬炉采用真空气压气淬炉，将其抽真空至炉内气压为0.08Pa，后充入压力为100Pa的N2进行保护；以15℃/min升温速率加热升温，当炉膛温度达到650℃时进行保温，持续200min；接着以13℃/min升温速率继续加热，当达到850℃时进行保温，持续140min；继续以13℃/min升温速率加热，达到1050℃时进行保温，持续135min；向真空高压气淬炉中充入N2，将工件冷却到工件表面温度680 ℃；取出工件并淬入50%氢氧化钠水溶液中并冷却至工件表面温度370℃；将工件从水溶液中取出等温，直到工件心部温度与表面温度之差小于90℃等温结束；之后用可调速的风机对工件风冷；冷却至工件表面60℃后，进行第一次回火。
实施例2
气淬炉采用真空气压气淬炉，将其抽真空至炉内气压为0.08Pa，后充入压力为100Pa的N2进行保护；以15℃/min升温速率加热升温，当炉膛温度达到650℃时进行保温，持续200min；接着以13℃/min升温速率继续加热，当达到850℃时进行保温，持续140min；继续以13℃/min升温速率加热，达到1050℃时进行保温，持续135min；向真空高压气淬炉中充入N2，将工件冷却到工件表面温度720℃；取出工件并淬入50%氢氧化钠水溶液中并冷却至工件表面温度410℃；将工件从水溶液中取出等温，直到工件心部温度与表面温度之差小于90℃等温结束；之后用可调速的风机对工件风冷；冷却至工件表面60℃后，进行第一次回火。
实施例3
气淬炉采用真空气压气淬炉，将其抽真空至炉内气压为0.08Pa，后充入压力为100Pa的N2进行保护；以15℃/min升温速率加热升温，当炉膛温度达到650℃时进行保温，持续200min；接着以13℃/min升温速率继续加热，当达到850℃时进行保温，持续140min；继续以13℃/min升温速率加热，达到1050℃时进行保温，持续135min；向真空高压气淬炉中充入N2，将工件冷却到工件表面温度700℃；取出工件并淬入50%氢氧化钠水溶液中并冷却至工件表面温度390℃；将工件从水溶液中取出等温，直到工件心部温度与表面温度之差小于90℃等温结束；之后用可调速的风机对工件风冷；冷却至工件表面60℃后，进行第一次回火。
以上所述只是本发明优选的实施方式，其并不构成对本发明保护范围的限制。
Claims (5)
1.一种H13类钢的淬火冷却工艺，其特征在于,包括以下步骤：
a.分级加热阶段：将工件放到气淬炉中分级加热到奥氏体温度并保温；
b.气冷阶段：往气淬炉中充入气体，将工件表面温度冷却至680-720℃；
c.水冷阶段：将工件放入淬入水冷炉的水溶液中，并冷却至工件表面温度370-410℃；
d.风冷阶段：从水冷炉中取出工件，由风机实施风冷。
2.根据权利要求1所述的H13类钢的淬火冷却工艺，其特征在于：所述步骤c中的水溶液中溶入氢氧化纳。
3.根据权利要求1所述的H13类钢的淬火冷却工艺，其特征在于：所述步骤d中还有等温步骤，工件从水冷炉中取出后放置于空间环境中使得工件心部温度与表面温度之差小于90℃。
4.根据权利要求1或2或3所述的H13类钢的淬火冷却工艺，其特征在于：所述步骤d中，风机由变频器控制，冷却速率随风量大小变化。
5.根据权利要求1所述的H13类钢的淬火冷却工艺，其特征在于：工件的表面温度和心部温度分别由两支测温电偶监控。
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