CN109957638B - 一种带孔轴类件卧式水淬避免内孔开裂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种带孔轴类件卧式水淬避免内孔开裂的方法，包括：第一步：将带孔轴类件由加热炉转移到淬火冷却设备；第二步：对带孔轴类件的内孔进行冷却，带孔轴类件的外圆处于空冷状态，冷却时间以外圆表面降温到不低于钢的Ar1温度的一设定温度为限；使内孔的表面形成压应力，将最大拉应力位置向距离表面更深的位置推移；第三步：对带孔轴类件的外圆和内孔同时进行冷却，在内孔与外圆同时冷却时，对内孔的冷却强度进行调整，逐渐降低内孔的冷却强度，实现在内孔次表层处于低拉应力的情况下对表层的已经转变为马氏体的组织进行自热回火，防止内孔表面产生淬火裂纹。本发明解决大直径和大壁厚的带孔轴类件卧式水淬产生淬火裂纹问题。

Description

一种带孔轴类件卧式水淬避免内孔开裂的方法

技术领域

本发明涉及热处理淬火冷却领域，具体地，涉及是一种带孔轴类件卧式水淬避免内孔开裂的方法。

背景技术

淬火是将淬火件加热到奥氏体温度，然后快速冷却到一定温度获得马氏体或贝氏体组织的过程。为了避免产生淬火裂纹，合金钢一般采用油淬或聚合物水溶性介质淬火，而较少采用水淬。合金钢轴类件水淬的难点是避免在淬火冷却过程中产生淬火裂纹。大直径和大壁厚带孔轴类件，由于锻造工艺的制约，多数是采取整体锻造和锻后加工内孔的方式制造，这种方式制造的大直径和大壁厚带孔轴类件由于内孔部位存在①锻造比小；②晶粒粗大；③组织疏松；④缺陷多；⑤沿圆周各项性能均匀性差等问题，造成内孔的破断抗力远低于外圆表面，相同拉应力状态下内孔表面开裂倾向远大于外圆表面。

现有技术1：康大韬,叶国斌.大型锻件材料及热处理.龙门书局,1998.指出带孔轴类件在淬火冷却时的应力状态，即：对于淬透性受到限制不能淬透的材料，如果仅对轴的外圆进行冷却，而不对内孔进行冷却，则为热应力型应力分布，即：外圆受压应力，内孔受拉应力；如果对内孔与外表面同时高压喷水冷却，则内孔与外表面均受压应力，中间为拉应力，拉应力的位置随内孔与外表面冷却强度不同而改变。

现有技术2：邹友富,黄英,江健,等.防止中厚壁管淬火开裂的热处理工艺研究及实践.四川冶金,2011,33(6):46-48.通过对42CrMo钢178×24mm、178×29mm和194×28mm等中厚壁管的淬火冷却研究，公开了防止内孔淬火裂纹的两种方法:①加大内孔表面冷却速度，使内孔表面先到达马氏体转变点急剧膨胀，内孔表形成压应力；②通过提前开启内轴流来减少管材从入水到轴流形成的时间差。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种带孔轴类件卧式水淬避免内孔开裂的方法，能有效防止淬火裂纹的产生，并能解决大直径和大壁厚的带孔轴类件卧式水淬产生淬火裂纹问题。

根据本发明提供的一种带孔轴类件卧式水淬避免内孔开裂的方法，所述方法包括，

第一步：淬火件转移，将带孔轴类件由加热炉转移到淬火冷却设备；尽量缩短这一阶段的持续时间，为对内孔单独冷却空出更长的时间；

第二步：单独对所述带孔轴类件的内孔进行冷却，所述内孔充满流动的淬火介质，所述长时间冷却使得所述内孔的表面或表层温度已低于马氏体转变开始温度，发生部分马氏体转变，在热应力和组织应力叠加作用下所述内孔的表面或表层由冷却初期的拉应力快速转换到压应力或比冷却初期的拉应力小的拉应力状态；

所述带孔轴类件的外圆处于空冷状态，所述空冷使得外圆表面温度处于Ar1温度附近，所述Ar1温度是指冷却时奥氏体向珠光体转变的开始温度；

第三步：对第二步处理后的所述带孔轴类件的所述外圆和所述内孔同时进行冷却，冷却中对所述内孔的冷却强度进行调整，逐渐降低所述内孔的冷却强度，实现在所述内孔次表层处于拉应力的情况下对表层的已经转变为马氏体的组织进行自热回火，防止所述内孔表面产生淬火裂纹。

这一阶段开始时，经第二步中对外圆处于空冷状态，使外圆表面温度处于Ar1温度附近，已经得到充分的预冷，内孔的表层温度处于低于Ms点的温度，处于压应力或数值不大的拉应力状态。

内孔在这一阶段的冷却目标是维持内孔的表面、表层和次表层在较低的拉应力状态。根据这一目标调整内孔的冷却强度，即通过控制淬火介质在内孔的流速：如水在内孔的流速。对内孔冷却强度调整的原理：当内孔表层的冷却进入马氏体转变区和形成应力为较低的拉应力，如果继续快速冷却和持续在更深层进行马氏体转变，即使是内孔表层的拉应力没有增加的情况下仍然有在内孔表面产生裂纹的可能，此时如果降低内孔的流体流速或停止内孔的流体流动，就会出现内孔表层由于对外的散热速率降低和内部的热量传出大于向外散热，内孔表层的温度会出现回升的现象，这种温度回升对已经转变为马氏体的组织进行自热回火，提高了表层马氏体的抗破断能力，从而可以有效的避免淬火裂纹的产生。

优选地，所述方法还包括第四步：在停止对所述外圆冷却的情况下，对所述内孔持续进行冷却，该步骤适合大厚壁与小孔径情况的冷却，即在外圆冷却满足性能要求和内孔的表层仍然处于较大拉应力情况下，通过增加内孔的冷却时间将内孔表层拉应力向更深的位置推移，从而避免内孔产生淬火裂纹；或对所述内孔持续进行冷却的情况下，对所述外圆进行水-空交替控时淬火冷却，该步骤适合大厚壁与大孔径情况的冷却，即在内孔的表层已经处于压应力状态，没有产生淬火裂纹危险的情况下，外圆要求性能部位仍然没有进入所要求组织转变的温度，继续对外圆进行水-空交替控时淬火冷却，直至冷却到预定的温度。

优选地，第三步中包括对所述外圆进行冷却，使所述外圆的表层或要求性能的部位温度降低到Ms点温度(马氏体转变开始温度)或Bs(贝氏体转变开始温度)点温度以下，发生马氏体相变或贝氏体相变，满足所述带孔轴类件对力学性能的要求。

优选地，第三步中，冷却时间为所述外圆要求性能的部位温度降低到要求的温度以下的时间加上需要在该温度下的持续时间之和。

优选地，第三步中，所述外圆与所述内孔的冷却强度和冷却时间通过有限元方法对温度场、应力场和组织场模拟结果的分析而获得。

优选地，第三步中对逐渐降低所述内孔的冷却强度，通过控制淬火介质在所述内孔的流速，降低所述冷却强度。

优选地，第二步和第三步中冷却过程中采用的淬火介质为水、聚合物水溶性淬火介质或盐水介质中任意一种。优选地，处于不同温度的淬火介质，如：不同温度的水。

优选地，带孔轴类件可以是不同形状的带内孔的轴，例如：阶梯轴、风电输入主轴、大型曲轴等；可以是带异形内孔的轴类件；

优选地，合金钢件可以是低碳、中碳和高碳合金钢，也可以是低淬透性合金钢、中淬透性合金钢和高淬透性合金钢，也可以是碳钢；可以是轧件、锻件和机械加工件；可以是形状简单件也可以是形状复杂件。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明在外圆空冷的情况下对内孔单独进行长时间冷却，实现内孔较外圆提前进行长时间冷却，提前在内孔的表面形成压应力，将最大拉应力位置向距离表面更深的位置推移，降低内孔表面产生淬火裂纹的可能。

本发明在内孔与外圆同时冷却时还可以对内孔的冷却强度进行调整，逐渐降低内孔的冷却强度；通过这种调整实现在内孔次表层处于低拉应力的情况下对表层的已经转变为马氏体的组织进行自热回火，进一步降低内孔表面产生淬火裂纹的可能。

本发明对带孔轴类件采用卧式水淬，卧式水淬是轴的入水方式为轴线与水面平行，也可以是轴线与水面呈一定角度。解决大直径和大壁厚的带孔轴类件卧式水淬产生淬火裂纹问题。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明中一优选实施例的结构示意图；

图2为本发明中一优选实施例的内孔注水管路出水口结构示意图；

图3为本发明中实施例3结构示意图；

图中所示标记分别表示为：淬火槽体1、内孔注水管路的出水口2、淬火件3、淬火槽液面4、浸液注水阀门5、放水阀门6、料架7、储液槽8、储液槽液面9、外圆注水泵10、外圆注水管路11、放水管路12、内孔注水管路13、内孔注水泵14、料架15、第一管路21、第二管路22、第三管路23、密封板24。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

本实施例具体涉及一种带孔轴类件卧式水淬避免内孔开裂的方法，对带孔轴类件42CrMo长轴件进行卧式水淬，产品规格为外圆直径内孔直径长度3000mm。

工艺要求进行调质(淬火+高温回火)处理，要求调质处理后距离外圆表面27mm的位置的力学性能：Rm≥700MPa，Rp≥460MPa，A≥15％，A_kv2(-20)≥27J。

淬火冷却工艺：奥氏体化温度850℃，采用水淬，卧式入液淬火，水温：20℃。

第一步：工件转移。将长轴件由加热炉到淬火设备中，转移时间控制在＜180s。

第二步：对长轴件的内孔单独进行冷却。向内孔充满快速流动的水，使内孔提前单独冷却，而外圆仍处于空冷状态，具体实施时：内孔充水流量800m³/h，持续时间420s。

第三步：对外圆和内孔同时冷却。具体实施时：冷却时间为900s，内孔充水流量800m³/h，外圆在流速0.2m/s的条件下冷却。

第四步外圆与内孔同时结束冷却。

经检测：内孔与外圆均无淬火裂纹，力学性能满足要求。

实施例2

本实施例对34CrNiMo6长轴件进行卧式水淬，所处理产品规格为外圆直径内孔直径长度2500mm。

要求进行调质(淬火+高温回火)处理。要求调质处理后距离外圆表面30mm的位置的力学性能：Rm≥860MPa，Rp≥700MPa，A≥16％，A_kv2(-40)≥27J。

淬火冷却工艺：

奥氏体化温度850℃，采用水淬，卧式入液淬火，水温：25℃。

第一步：工件转移。将34CrNiMo6长轴件由加热炉到淬火设备中，转移时间控制在＜240s。

第二步：内孔单独冷却。向34CrNiMo6长轴件的内孔充满快速流动的水，使内孔提前单独冷却，而外圆仍处于空冷状态，内孔充水流量600m³/h，持续时间120s。

第三步：内孔持续冷却，内孔冷却时间540s，内孔充水流量400m³/h；外圆实施水-空交替控时淬火冷却，即：水冷240s+空冷120s+水冷180s+空冷180s+水冷120s，外圆水冷时的水流速为0.2m/s。

第四步：内孔冷却同时结束冷却。

经检测：内孔与外圆均无淬火裂纹，力学性能满足要求。

实施例3

本实施例对40Cr长轴件进行卧式水淬，处理的产品规格为外圆直径内孔直径长度1500mm。

要求进行调质(淬火+高温回火)处理。要求调质处理后距离外圆表面18mm的位置的力学性能：Rm≥650MPa，Rp≥400MPa，A≥16％，A_kv2(室温)≥27J。

淬火冷却工艺：奥氏体化温度840℃，采用水淬，卧式入液淬火，水温：20℃。

第一步：工件转移。由加热炉到淬火设备的转移时间控制在＜180s。

第二步：对40Cr长轴件的内孔单独进行冷却。向内孔充满快速流动的水，使内孔提前单独冷却，而外圆仍处于空冷状态内孔充水流量400m³/h，持续时间180s。

第三步：对40Cr长轴件的外圆和内孔同时进行冷却。在内孔冷却的过程中，对内孔的冷却强度进行调整，逐渐降低内孔的冷却强度，实现在所述内孔次表层处于低拉应力的情况下对表层的已经转变为马氏体的组织进行自热回火，进一步防止所述内孔表面产生淬火裂纹。对内孔冷却强度调整的原理：当内孔表层的冷却进入马氏体转变区和形成应力为较低的拉应力，如果继续快速冷却和持续在更深层进行马氏体转变，即使是内孔表层的拉应力没有增加的情况下仍然有在内孔表面产生裂纹的可能，此时如果降低内孔的流体流速或停止内孔的流体流动，就会出现内孔表层由于对外的散热速率降低和内部的热量传出大于向外散热，内孔表层的温度会出现回升的现象，这种温度回升对已经转变为马氏体的组织进行自热回火，提高了表层马氏体的抗破断能力，从而可以有效的避免淬火裂纹的产生。在具体实施时：内孔冷却过程为：前240s，向内孔充水流量400m³/h；后240s，向内孔充水流量0m³/h。外圆在流速0.2m/s的条件下冷却时间为480s。

第四步：对40Cr长轴件的内孔和外圆同步结束冷却。

经检测：内孔与外圆均无淬火裂纹，力学性能满足要求。

由以上实施例可以看出，本发明通过上述的方法，大直径与大壁厚带孔轴类合金钢件卧式水淬避免了内孔淬火裂纹的产生。

实施例4

本实施例的带孔轴类件卧式水淬避免内孔开裂的方法采用一种带大直径内孔轴类件的卧式淬火冷却设备来进行。

具体的，一种带大直径内孔轴类件的卧式淬火冷却设备包括：储液槽8、淬火槽体1、内孔注水系统、外圆注水系统。储液槽8用于储存液体，如图1所示，在储液槽8内充入液体到储液槽液面9的位置；储液槽8上设有第一出口端和第二出口端，第一出口端用于连接内孔注水系统，第二出口端用于连接外圆注水系统。淬火槽体1设有进口端、排液系统，淬火槽体1用于容置淬火件3，将淬火件3设置于淬火槽体1内，对淬火件3进行卧式淬火冷却，淬火件3为带大直径内孔轴类件(内孔直径)。淬火槽体1上的进口端用于向淬火槽体1通入液体，作为一优选实施例，淬火槽体1上的进口端包括第一进口端和第二进口端，第一进口端设置于淬火槽体1上，第一进口端为通孔，用于内孔注水系统从淬火槽体1通过，接通淬火件3的内孔；第二进口端设置淬火槽体1上，用于外圆注水系统接通淬火槽体1内。在淬火槽体1的一侧或者底部设有排液系统，排液系统用于排出淬火槽体1内的液体；排液系统由放水管路12与放水阀门6组成，放水阀门6设置于淬火槽体1上，放水阀门6的进口端连接放水管路12，放水阀门6的出口端外接排液管路，放水阀门6用于控制放水管路12的中液体流通的开关。在本实施例中放水阀门6设置于淬火槽体1的底板上。储液槽8设置于淬火槽体1的下方，将放水阀门6设于淬火槽体1的底板上，使液体便于排入储液槽8，缩短排水管路路径。内孔注水系统分别连接储液槽8和淬火槽体1，通过内孔注水系统使储液槽8中液体注入淬火件3的内孔，液体经内孔后由排液系统排出，用于对内孔进行冷却。

如图1所示，内孔注水系统由内孔注水管路13、内孔注水泵14与内孔注水管路的出水口2连接组成。其中，内孔注水管路13的一端连接储液槽8的第一出口端，另一端经淬火槽体1的第一进口端连通内孔的一端，通过内孔注水管路13将储液槽8中液体注入淬火件3的内孔。内孔注水泵14设置于内孔注水管路13上，用于将储液槽8的液体经内孔注水管路13注入内孔中。在具体实施时：在单独冷却淬火件3的内孔时淬火槽体1内的淬火槽液面4低于淬火件3。

内孔注水管路的出水口2位于淬火槽体1的第一进口端处，内孔注水管路的出水口2的一端连接内孔注水管路13出水口端，另一端设置于淬火件3的内孔的一端，用于将液体经内孔注水管路的出水口2通入内孔中。作为一优选实施例，如图2所示，内孔注水管路的出水口2为多个不同直径的注水出水口，由多个不同直径的注水出水口同心套装组成，适用不同直径内孔的淬火件3。上述由多个出口组成的同心套装结构，在具体实施时，该结构可以仅设置一个注水出水口，也可设置2个、3个或更多的出水口，其目的是当淬火件3的内孔直径发生变化时可以根据内孔直径选择性开启相应直径注水出水口。

在具体实施的过程中，如图1、图2所示，内孔注水管路的出水口2由三个不同直径的出口同心套装组成，不同直径的管路可以分别连接第一管路21、第二管路22和第三管路23，三个管路的出水口连接密封板24。第一管路的直径第二管路22的直径和第三管路23直径根据淬火件3内孔直径选择性开启相应直径注水出水口。

作为一优选实施例：内孔注水管路的出水口2的端面设置密封板24，用于防止液体外漏。在具体实施的过程中将淬火件3的一端与密封板24贴紧放置。

外圆注水系统分别连接储液槽8和淬火槽体1，通过外圆注水系统使储液槽8中的液体注入淬火槽体1，液体浸没淬火件3的外圆，液体由排液系统排出，用于对淬火件3的外圆进行冷却。

作为一优选实施例，外圆注水系统由外圆注水泵10、外圆注水管路11与浸液注水阀门5连接组成，外圆注水泵10设置于外圆注水管路11上，通过外圆注水泵10将储液槽8内的液体注入淬火槽体1内，实现淬火件3全部浸入液体之中的目的。

其中，外圆注水管路11的一端连接储液槽8的第二出口端，另一端连接浸液注水阀门的进液端，通过外圆注水管路11将储液槽8中的液体注入淬火槽体1。槽体液面上升到淬火槽液面4位置将淬火件3全部浸没，实现淬火件3全部浸入液体之中的目的，外圆注水泵10设置于外圆注水管路11上，用于将储液槽8内的液体由外圆注水管路11注入淬火槽体1内；浸液注水阀门设置于淬火槽体的第二进口端处，用于控制外圆注水管路11中液体流通的开关。

作为一优选实施例，放水阀门6的出口端连接储液槽8，使淬火槽体1中的液体注入储液槽8，使液体通过内孔注水管路13和/或外圆注水管路11在储液槽8与淬火槽体1之间循环。

作为一优选实施例：淬火槽体1的底板上设置料架7，淬火件3设置于料架7，料架7用于支撑淬火件3。料架7上设置倾斜装置，倾斜装置用于改变淬火件中内孔与水平面的夹角。淬火件3的轴线与液面呈一定角度，目的是使注入内孔的液体更顺畅的在内孔中流动，夹角可以视情况确定，同时，内孔注水管路的出水口2的角度也做与其相同角度的改变。

在部分优选实施例中，淬火槽体1、储液槽8为一个无盖的箱体，用于盛放液体，可以是任意形状的箱体。储液槽8设置于淬火槽体1之下，储液槽8内充入液体到储液槽8液面9位置。淬火件3可以为阶梯轴、风电输入主轴、大型曲轴或带异形内孔的轴类中的任意一种。

采用上述设备对42CrMo长轴件进行调质(淬火+高温回火)处理，处理的产品规格为外圆直径内孔直径长度3000mm。

奥氏体化温度850℃，如图1所示，采用上设备进行卧式入液水淬，42CrMo长轴件与液面平行，水温为20℃。

淬火冷却设备初始状态为：浸液注水阀门5置于关闭状态、放水阀门6置于开启状态、内孔注水管路的出水口2处于关闭状态、淬火槽液面4的位置处于淬火件3的下部(淬火件3全部暴露在空气之中)。

具体工艺过程：

第一步，工件转移：将42CrMo长轴件由加热炉转移到淬火冷却设备，将42CrMo长轴件放置于料架7上方，42CrMo长轴件与液面平行，安装时将42CrMo长轴件一个端面与内孔注水管路的出水口2的密封板24靠紧，使该端面内孔的进口与内孔注水管路13的出液口端连接。

第二步，内孔单独冷却：打开内孔注水管路13的内孔注水泵14，使液体通过内孔注水管路13由储液槽8注入淬火件3的内孔，打开排液系统的放水阀门6，使液体经过内孔从排液系统通入储液槽8，实现对内孔单独冷却。淬火槽液面4是指在淬火件3处于浸液状态下的液面，而在单独冷却淬火件3的内孔时淬火槽体1内的淬火槽液面4低于淬火件3。

本实施例中，使内孔充水流量800m³/h，持续时间420s。

第三步，外圆与内孔同时冷却：冷却时间为900s，内孔充水流量800m³/h，外圆在流速0.2m/s的条件下冷却。

第四步，外圆与内孔同时结束冷却。

本实施例的具体工作过程：①将被加热的淬火件3放置到淬火件3的摆放位置；②对于淬火件3的内孔单独冷却情况：首先将浸液注水阀门5置于关闭状态和放水阀门6置于开启状态。然后开启内孔注水管路的出水口2(3个出水口全部启动注水)，向淬火件3的内孔通入大流量高速运动的液体，此时液体充满整个内孔并快速流动，流出淬火件3内孔的液体经过放水阀门6流回到储液槽8。③对于淬火件3的内孔与外圆同时冷却情况：将浸液注水阀门5置于开启状态和放水阀门6置于关闭状态，大量的液体注入淬火槽体1之内，槽体液面上升到淬火槽液面4位置将淬火件3全部浸没。在此过程中内孔注水管路的出水口2一直处于开启状态。④结束动作：将浸液注水阀门5置于关闭状态和放水阀门6置于开启状态和内孔注水管路的出水口2置于关闭状态。

按照上述工艺和采用上述设备即可达到所要求的性能和避免内孔产生淬火裂纹。

实施例5

本实施例处理的产品对象为外圆直径内孔直径长度3000mm的42CrMo长轴件，进行调质(淬火+高温回火)处理。

奥氏体化温度850℃，水温：20℃。

(a)工艺步骤：同实施例4。

(b)采用的设备：

如图3所示，本实施例采用的淬火冷却设备结构，与实施例4的设备结构不同在于将料架7更换为可调节高度的料架15，料架15底部设有两个伸缩式支撑件，通过调节其中一个伸缩式支撑件的高度改变淬火件中内孔与水平面的夹角。用于改变淬火件3中内孔与水平面的夹角，淬火件3的轴线与液面呈某一角度α。内孔注水管路的出水口2的出水口轴线也与液面呈某一角度α。本实施例在具体实施时α＝15°

(c)淬火冷却设备初始状态为：同实施例4。

(d)淬火件3的摆放位置：如图3所示，将被加热的淬火件3卧式放置在可调节高度的料架15之上，淬火件3的一端与密封板24贴紧放置。

(e)淬火冷却的工作过程：同实施例4。

按照上述工艺和采用上述设备即可达到所要求的性能和避免内孔产生淬火裂纹。

由以上实施例可以看出，本发明通过上述设备，可以满足带孔轴类件在淬火冷却过程中实施轴内孔与外圆分离或同步的淬火冷却过程。

实施例6

本实施例中引入背景技术中现有技术1和现有技术2中方法作为对比实施例，进一步说明实施例的发明目的和效果。

现有技术1和现有技术2两种方法表明，只要在淬火过程的前几秒内优先保证管材内表面冷却效果，就能有效防止淬火裂纹的产生，然而，经多次实验表明，根据该分析结果，分别尝试了多种优先保证管材内表面冷却方法，结果表明并没有有效的防止淬火裂纹的产生。

根据现有技术1的理论分析和现有技术2给出的方法，对直径内孔长度3000mm的42CrMo带孔长轴件进行调质(淬火+高温回火)处理。奥氏体化温度850℃，采用水淬，轴的入水方式为轴线与水面平行(即：卧式水淬)。分别尝试了①在浸液淬火冷却的同时采用泵对内孔进行注水冷却(泵的口径和流量足以保证内孔充满高流速的水)；②增加内孔冷却强度的工艺；③提前120s时间对内孔单独进行冷却。经对多件采用上述几种工艺处理工件的检查，发现所有件的内孔表面均有轴向淬火裂纹出现。有限元模拟结果表明，采用上述几种淬火冷却工艺对大直径和大壁厚的带孔轴类件处理，虽然内孔的表面为压应力，但是由于壁厚大的缘故在内孔的次表面仍呈现较高的拉应力，即最大拉应力的位置仍然接近表面，导致淬火裂纹无法被避免。

本发明上述实施例能解决现有技术的问题，能有效防止淬火裂纹的产生，尤其是能解决大直径和大壁厚的带孔轴类件卧式水淬产生淬火裂纹问题。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种带孔轴类件卧式水淬避免内孔开裂的方法，其特征在于：包括，

第一步：将带孔轴类件由加热炉转移到淬火冷却设备；

第二步：单独对所述带孔轴类件的内孔进行长时间冷却，所述内孔充满流动的淬火介质，所述长时间冷却使得所述内孔的表面或表层温度已低于马氏体转变开始温度，发生部分马氏体转变，在热应力和组织应力叠加作用下所述内孔的表面或表层由冷却初期的拉应力快速转换到压应力或比冷却初期的拉应力小的拉应力状态；

所述带孔轴类件的外圆处于空冷状态，所述空冷使得外圆表面温度处于Ar1温度附近，所述Ar1温度是指冷却时奥氏体向珠光体转变的开始温度；

第三步：对第二步处理后的所述带孔轴类件的所述外圆和所述内孔同时进行冷却，冷却中对所述内孔的冷却强度进行调整，逐渐降低所述内孔的冷却强度，实现在所述内孔次表层处于拉应力的情况下对表层的已经转变为马氏体的组织进行自热回火，防止所述内孔表面产生淬火裂纹。

2.根据权利要求1所述的一种带孔轴类件卧式水淬避免内孔开裂的方法，其特征在于：所述方法还包括第四步：在停止对所述外圆冷却的情况下，对所述内孔持续进行冷却；或，对所述内孔持续进行冷却的情况下，对所述外圆进行水-空交替控时淬火冷却。

3.根据权利要求1所述的一种带孔轴类件卧式水淬避免内孔开裂的方法，其特征在于：第三步中，对所述外圆进行冷却，使所述外圆的表层或指定部位的温度降低到马氏体转变开始温度或贝氏体转变开始温度以下，发生马氏体相变或贝氏体相变，满足所述带孔轴类件对力学性能的要求。

4.根据权利要求3所述的一种带孔轴类件卧式水淬避免内孔开裂的方法，其特征在于：第三步中，对所述外圆和所述内孔的冷却时间为：所述外圆的表层或指定部位的温度降低到马氏体转变开始温度或贝氏体转变开始温度以下的时间，加上需要在该温度下的持续时间之和。

5.根据权利要求1所述的一种带孔轴类件卧式水淬避免内孔开裂的方法，其特征在于：第三步中，逐渐降低所述内孔的冷却强度，是指：通过控制淬火介质在所述内孔的流速实现降低冷却强度。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种带孔轴类件卧式水淬避免内孔开裂的方法，其特征在于：所述外圆与所述内孔的冷却强度和冷却时间通过有限元方法对温度场、应力场和组织场模拟结果的分析而获得。

7.根据权利要求1-5任一项所述的一种带孔轴类件卧式水淬避免内孔开裂的方法，其特征在于：第二步和第三步中冷却过程中采用的淬火介质为水、聚合物水溶性淬火介质或盐水介质中任意一种。