清洁的水-空交替控时淬火冷却技术:原理与应用

水是最清洁和廉价的淬火介质，但由于合金钢件水淬开裂问题的制约，对环境造成污染的油和各类有机水溶性介质仍被大量采用。本研究团队在传统水-空断续淬火基础上，提出了清洁的水-空交替控时淬火冷却（ATQ）技术，在解决合金钢件水淬开裂问题方面已进行了15年的持续研究和工程应用。本文首先介绍淬火介质的特性，然后介绍ATQ技术取代油或有机类介质淬火、工艺和设备设计的3个基本原理，随之论述ATQ避免淬火开裂和获得高强韧性的机制。最后从ATQ技术几十个成功应用中遴选出几个典型例子，分析它们各自在淬火所遇到的瓶颈问题，阐明在淬火避免开裂的前提下如何获得预期力学性能的解决方法。

42CrMo钢齿圈毛坯的水-空交替控时淬火工艺

42CrMo钢齿圈毛坯的淬火通常采用油淬或聚合物水溶液淬火来避免淬火的开裂,但油淬或聚合物水溶液淬火导致严重的环境污染。改用水淬不仅可满足绿色环保的要求而且可降低成本,但极易产生开裂。针对上述问题,本研究基于温度场、组织场和应力场的有限元模拟,获得优化的水-空交替控时淬火冷却(ATQ)工艺,成功应用于大直径(ф1970 mm)的42CrMo钢齿圈毛坯的淬火冷却。结果表明:采用ATQ工艺处理42CrMo钢齿圈毛坯,不仅回火后的力学性能高于性能指标要求,而且有效避免了淬火开裂。

42CrMo钢大直径长轴件的淬火冷却工艺

针对大尺寸42Cr Mo钢轴类件的淬火冷却存在油淬性能低于要求,水淬易产生开裂的问题,本研究将水-空交替控时淬火冷却技术和配套的设备,成功应用于直径510 mm、长度9500 mm的42Cr Mo钢轴类件的淬火冷却。结果表明,采用水-空交替控时淬火冷却工艺与设备处理工件的硬化层深度达30 mm,近表面基本上为马氏体组织,并且表面硬度偏差为±1.4 HRC,零件均匀性得到提高。