一种带孔轴类件卧式水淬避免内孔开裂的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109957638A(43)申请公布日2019.07.02(21)申请号201910169205.5(22)申请日2019.03.06(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人陈乃录戎詠华左训伟(74)专利代理机构上海恒慧知识产权代理事务所(特殊普通合伙)31317代理人徐红银(51)Int.Cl.C21D1/18(2006.01)C21D9/28(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图2页(54)发明名称一种带孔轴类件卧式水淬避免内孔开裂的方法(57)摘要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。CN109957638ACN109957638A权利要求书1/1页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不大的拉应力状态；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。2CN109957638A说明书1/8页一种带孔轴类件卧式水淬避免内孔开裂的方法技术领域[0001]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[0002]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。[000