数字化淬火冷却控制技术优化方案

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：数字化淬火冷却控制技术，是指通过计算机模拟确定工艺，并在计算机控制下的淬火冷却设备上采用预冷与水、空气交替控时冷却的方法，实现对于用传统工艺和其他介质难以达到要求的工件的淬火。采用数字化淬火冷却控制技术，可解决上述问题。淬火冷却分三阶段进行。

数字化淬火冷却控制技术(ATQ)，是指通过计算机模拟确定工艺，并在计算机控制下的淬火冷却设备上采用预冷与水、空气交替控时冷却的方法，实现对于用传统工艺和其他介质难以达到要求的工件的淬火。

大型塑料模具钢模块，如P20钢(3Cr2Mo)20t、718钢(3Cr2NiMo)20～30t，其整体硬度要求为280～325HBW(29～35HRC)，同一截面硬度差≤3HRC，采用常规的整体淬火工艺很难达到要求；42CrMo钢轴类件，尺寸为直径(300～500)mm×(4000～7000)mm，采用油淬时力学性能达不到要求，采用水淬时开裂；42CrMo4钢(依据作废标准，相当于42CrMo)船用曲轴，长度为4000～6500mm，主轴直径为200～350mm，淬火时法兰表面、法兰尖角、法兰与主轴颈的过渡圆角，以及曲柄斜面等部位易产生开裂。采用数字化淬火冷却控制技术，可解决上述问题。

数字化淬火冷却控制技术的核心是采用计算机模拟技术，确定淬火冷却工艺。其原理如下：图3-40为模块的表层、次表层和心部在水与空气为介质的交替淬火冷却过程中各部位的冷却曲线。淬火冷却分三阶段进行。在预冷阶段，模块采取空冷的方式缓慢冷却，直到模块表面冷却到A1以上或以下的某一温度区间，其结果是减少了模块的热容量，加速了第二阶段的冷却效果。在水空交替淬火冷却阶段，采用快冷(水冷)与慢冷(空冷)交替的方式进行，模块在第1次水淬过程中，表层快冷到Ms点以下某一温度并保持一定时间后，在表层获得部分马氏体；模块在第1次空冷过程中，次表层的热量传向表层，使表层的温度升高，结果是表层刚刚转变的马氏体发生自回火使表层的韧性和应力状态得到调整，避免了表层马氏体组织产生开裂。然后再重复水与空气的交替淬火过程，直到模块某一部分的温度或组织达到要求。完成后，将模块放置在空气中自然冷却，直到模块的心部温度低于某一值后进行回火。

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图3-40　交替淬火冷却过程中各部位的冷却曲线

1—表层冷却曲线；2—次表层冷却曲线；3—心部冷却曲线
注：T3/Acm—奥氏体化温度；A1—共析温度；T回—回火温度；Bs—贝氏体转变开始温度；Ms—马氏体转变开始温度

例如，对于主轴径220mm的曲轴(长度为4000～6500mm)，采用ATQ技术淬火回火后的检测结果表明力学性能达到了要求，并且无开裂情况，同时曲轴淬火后不需要矫正即可以加工出成品。

数字化淬火冷却控制技术优化方案

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