对于水溶性淬火介质,搅拌是一个非常重要的工艺参数。通过调整搅拌方式不但可以获得不同的淬火烈度。还可以改善淬火硬度的均匀性,同时延缓介质的老化。实现搅拌有多种方式如下:
(1)最原始的搅拌方式就是淬火时用吊车(行车)上下左右前后晃动,但这种搅拌人为因素太大,没有规律性可言,淬火后产品质量的可控性很差。
(2)某些企业通过通入压缩空气进行搅拌。但是压缩空气的通入可能会导致工件表面粘附有气泡,同时对工件表面热量的传递产生影响,同时冷却均匀性也很难保证。此外,空气的通入还加快了淬火介质的老化。
(3)也有部分企业的淬火槽是采用泵搅拌。这种搅拌在淬火区内形成的流态场为层流,介质只作轴向(单向)运动,虽然局部的淬火烈度可以达到很高,但是淬火件的各个侧面(正面和反面)的冷却速度差极大。另外,即使扬程再大、流量再大的泵,也很难使整槽内的介质全部运动起来。
大型锻件在加热和冷却的过程中,为保证组织转变的均匀性,需根据工件的实际形状设计专用的工装和夹具。在保证使用过程中有足够强度的前提下,工装夹具应尽可能轻巧,以利于缩短加热时间,降低能耗及成本。
为了减小淬火应力,避免产生裂纹,可以采用预冷淬火的措施,降低零件各部分的温差,使一些危险易裂部位的淬火应力得到缓解。由于上部奥氏体亚稳区冷却缓慢,则延缓了过冷奥氏体形核过程而使淬硬层增厚,有利于大壁厚零件的生产。预冷时间可根据钢的连续冷却转变曲线并结合生产经验来确定。为有效减小淬火过程中的热应力,可以采用“水基2空间歇”的冷却方式。工件在空气中冷却时,可以使工件表面温度慢慢回升,消除部分淬火过程的内应力,某种意义上还可起到自行回火的作用。若冷却的间隔时间控制得当还可以有效降低内外表面温差,减小冷却过程的热应力。
水溶性淬火液冷却速度比油快很多,在蒸汽膜阶段、沸腾阶段和对流阶段均有所提高,尤其是在沸腾阶段冷速最快,因此能够有效地避开奥氏体向珠光体及贝氏体的转变,最终得到马氏体组织及少量的残余奥氏体。但是水溶性淬火液的低温冷速比油要快很多,正好处于马氏体转变区,这会增加零件的变形开裂倾向。因此对于淬透性好、尺寸大的锻件,必须严格控制终冷温度,否则极容易造成淬裂现象的发生。
对于夹杂物和气体含量都很少,化学成分均匀的较小规格锻件,可直接冷透;对于冶金质量较差、规格较大、形状复杂的锻件,建议终冷温度可提高至材料Ms点左右,在终冷温度下的保持时间,应以使锻件心部完成规定的组织转变为准。
(来源：大型铸锻件）
