制定水-空交替控时淬火冷却工艺的方法

摘要

本发明提供了一种制定水-空交替控时淬火冷却工艺的方法，包括：第一步、根据合金钢件性能检测部位和具体的性能要求，预测获得要求性能部位的组织构成；第二步、结合材料的过冷奥氏体等温冷却转变曲线或过冷奥氏体连续冷却转变曲线得到获得该组织的达到某一温度的最长冷却时间或最小冷却速率；第三步、将合金钢件沿截面从表面到中心划分为控制冷却速度区域和缓速降温区域；第四步、确定控制冷却速度区域水-空交替的次数和每次水冷时间与空冷时间；第五步、确定缓速降温区域水-空交替的次数和每次水冷时间与空冷时间。本发明的方法实现了合金钢件在避免开裂的前提下获得要求的性能或组织，适用于各种成分合金钢件的淬火冷却处理。

主权项

一种制定水‑空交替控时淬火冷却工艺的方法，其特征在于，具体步骤如下：第一步、根据合金钢件性能检测部位和具体的性能要求，预测获得要求性能部位的组织构成；第二步、结合合金钢件材料的过冷奥氏体等温冷却转变曲线或过冷奥氏体连续冷却转变曲线得到获得该组织的达到某一温度的最长冷却时间或最小冷却速率；第三步、将合金钢件沿截面从表面到中心划分为控制冷却速度区域和缓速降温区域，即：从合金钢件表面到要求性能部位为控制冷却速度区域，由要求性能部位到心部为缓速降温区域；控制冷却速度区域冷却的目的是通过控制冷却速度获得预期的组织进而满足力学性能要求，缓速降温区域冷却的目的是通过缓慢冷却避免控制冷却速度区域已经转变的马氏体或贝氏体组织因温度回升过高而发生过回火；第四步、确定控制冷却速度区域水‑空交替的次数和每次具体的水冷时间和空冷时间；第五步、确定缓速降温区域水‑空交替的次数和每次具体的水冷时间和空冷时间；第四步中，具体方法如下：(1)将快冷区域划分为多个等距离层或多个不等距离层；(2)依据合金钢件材料的过冷奥氏体等温冷却转变曲线或过冷奥氏体连续冷却转变曲线和表面换热系数对合金钢件在冷却过程的温度场、组织场和应力/应变场进行数值模拟，通过模拟确定各层的水冷时间和空冷时间；(3)各层水冷时间和空冷时间确定原则是：①各层水冷时间和空冷时间总和应小于或等于获得预期组织的最长冷却时间；②具体各层的水冷时间是根据对热应力和组织应力数值模拟情况，确定在应力远小于破断抗力情况下的水冷时间；③各层的空冷时间的确定是根据数值模拟结果，分析该空冷过程中该层到表层的温度回升情况，以不超过回火温度为原则；(4)反复对上述(1)、(2)和(3)的各层水冷时间和空冷时间优化，最终确定控制冷却速度区域水‑空交替的次数和每次具体的水冷时间和空冷时间；第五步中，具体方法如下：(1)将缓速降温区域划分为多个等距离层或多个不等距离层；(2)依据表面换热系数对合金钢件在冷却过程的温度场进行数值模拟，通过模拟确定各层空冷时间，各层空冷时间的原则是使控制冷却速度区域的温度低于合金钢件的回火温度；(3)依据界面换热系数对合金钢件在冷却过程的温度场进行数值模拟，通过模拟确定各层水冷时间，各层水冷时间的原则是使控制冷却速度区域的温度低于合金钢件材料的Ms点或Bs点；(4)结束工艺时间的节点是心部温度低于回火温度或Bs点；(5)反复对上述(1)、(2)和(3)的时间优化，最终确定缓速降温区域水‑空交替的次数和每次具体的水冷时间和空冷时间。