[实用新型]一种双介质淬火热处理冷却专用设备

说明书

技术领域

本实用新型属金属热处理领域，具体涉及一种双介质淬火热处理冷却专用设备，用于薄壁、复杂结构等钢件的淬火冷却，可以有效避免其淬火变形和开裂。

背景技术

钢的淬火是将钢在固态下加热到临界温度以上某一温度，保温一段时间形成奥氏体，然后浸入淬火介质中，以大于临界速度的快速冷却方式，不让它发生高温转变，而在Ms以下的低温转变区转变为马氏体的热处理工艺。

淬火可以提高钢件的硬度及耐磨性，因而广泛用于各种工具、量具、模具以及要求表面耐磨的零件如齿轮、轧辊、渗碳零件等的热处理。

淬火后进行不同温度的回火，可以大幅度提高钢件的强度、韧性及疲劳强度，并可获得这些性能之间的配合使其具有较好的综合力学性能，以满足不同的使用性能要求。另外，淬火还可使一些特殊性能的钢获得一定的物理性能和化学性能，如淬火使永磁钢增强其铁磁性、某些不锈钢提高其耐蚀性等。

淬火时的快速冷却会使钢件表层和心部冷却速度出现差异，表层冷的快、心部冷的慢，根据物理学上的热胀冷缩原理，冷却快的表层先收缩，冷却慢的心部后收缩；但是表层和心部又是一个整体，必定相互影响。这种收缩不同时、相互制约而造成的工件内部之间的作用力，就是热应力。

同样，冷却快的表层，温度先到达Ms以下，发生马氏体转变，出现马氏体硬壳；随后，心部也降到Ms以下，出现马氏体转变，由面心立方晶格变为体心立方晶格，体积膨胀受到外层硬壳的制约，产生相互作用力。这种因为组织转变不同时、相互制约而产生的工件内部之间的作用力，就是组织应力。

钢件的不同部位有厚度差异时，冷却速度也会不同时，也会出现热应力和组织应力。

当钢件内部的热应力和组织应力二者叠加大到一定程度时，钢件便会出现变形甚至开裂。因此，要避免钢件淬火冷却时的变形和开裂，从淬火冷却角度说，就应该减小冷却速度，从而减小热应力和组织应力。但是，为避免钢件高温转变产生珠光体类型的组织，钢件在高温区又必须保证一定的冷却速度。这就要求钢件在高温区冷却快，在低温区冷却慢。但是，往往使钢件在低温马氏体转变区冷却速度小的淬火介质，在高温转变区冷却速度也差，可能会使钢件出现高温转变，不能使钢件淬硬；使钢件在高温转变区冷却速度大的淬火介质，在低温马氏体转变区冷却速度也大，可能会使钢件变形和开裂。因此，在单一介质中冷却时，要求钢件在保证淬硬的前提下，淬火冷却速度越小越好。

油的低温冷却能力较小，能避免一般钢件的淬火变形和开裂，但高温冷却能力也弱，不能使碳钢件避免高温转变，所以适合合金钢件的淬火；水的高温冷却能力较强，可以使碳钢件避免高温转变，但是低温转变区冷却能力也强，钢件易产生淬火变形和开裂；盐水的冷却能力更强，适合较大碳钢件的淬火。

将钢件加热保温后在单一介质中冷却，称为单介质淬火。这种方法操作简单，应用广泛。但是，钢件在水中或盐水中冷却时，易产生变形和开裂。

对于某些形状复杂的钢件，加热保温后先淬入水或其他冷却能力强的介质中冷却至稍高于Ms的温度，再迅速转入油或其他冷却能力较弱的介质中冷却中，称为双介质淬火，常用的是水淬油冷。在冷却能力强的介质中，工件在高温段快速冷却可避免钢中过冷奥氏体发生高温转变；低温段转入冷却能力较弱的介质中，冷却速度变小，使钢件的表层和心部或薄厚两部分温差减小，产生的热应力减小，组织转变的不同时性减小，组织应力减小，有效减少了钢件的内应力，降低了钢件变形和开裂倾向。

双介质淬火工艺的关键在于，如何控制钢件在水中的停留时间。出水过早，随后会出现高温转变，不能使钢件淬硬；出水过晚，就会在水中发生低温转变，达不到双介质淬火的目的。

传统的双介质淬火工艺的操作是，手握钳子夹持奥氏体化的钢件进入水后，看气泡、听声音，靠经验判断出水时机，再转入油中冷却。也有企业根据经验公式t=kd，按工件厚度d计算在水中停留的时间，系数k为O.2～O.3s/mm，碳素钢取上限，合金钢取下限。这种工艺适用于碳素钢制造的、直径为10～40mm的中型零件和低合金钢制造的较大型零件的处理。但是，仍采用人工控制钢件在水中的时间，以及转入油中的过程，操作难度大，误差较大，成功率较低。

发明内容

本实用新型为解决现有技术中的问题，提供一种双介质淬火热处理冷却专用设备，它可有效避免薄壁、复杂结构钢件的变形和开裂；自动化程度高，劳动强度小。

本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种双介质淬火热处理冷却专用设备，该设备包括支腿、滑板、隔离板、箱板、角钢架、辊座、拉绳、导轨、导辊、油、水、网篮、卷绳辊、步进电机、控制柜。