大型18CrNiMo7-6齿轮渗碳件盐浴淬火时间的判断方法与流程

　　

　　本发明属于渗碳钢淬火技术领域，具体涉及一种大型18CrNiMo7-6齿轮渗碳件盐浴淬火时间的判断方法。

　　背景技术：

　　18CrNiMo7-6渗碳钢，其Cr含量在1.5-1.8％，Ni含量在1.4-1.7％，作为一种低碳高合金渗碳钢，其热传导速率相对低于低合金材质。18CrNiMo7-6渗碳钢渗碳后淬火采用的介质为低温盐浴，盐浴成分为50％硝酸钾+50％亚硝酸钠，盐浴使用温度160-180℃。大型18CrNiMo7-6渗碳件在此约定为质量大于5吨的零件，其在奥氏体加热保温后将进入盐浴槽淬火，对于大型渗碳件盐浴冷却时间的判断，目前国内外仅有笼统的计算公式，即10～15min/每100mm控制截面，对于装炉量大小、零件截面大小的影响并未有相关资料说明。在实际应用时发现相同截面零件的不同装炉量以及同装炉量下的不同截面零件，其淬火冷却时间非单纯的公式可以准确计算。盐浴内冷却时间过长则容易奥氏体稳定化导致表面残奥超标，盐浴冷却时间过短则心部热量回温至表面导致表面淬硬层软化，零件表面无法完成马氏体转变，不可获得淬硬层。所以盐浴冷却时间的精确判断十分重要。

　　18CrNiMo7-6材质AC3线为820℃左右，Ms点为400℃左右，渗碳后表面碳浓度0.7％时其Ms点为120℃左右。18CrNiMo7-6渗碳件160-180℃盐浴淬火中完成心部组织转变，在后续的风冷中完成表面过冷奥氏体向马氏体组织的转变。

　　技术实现要素：

　　本发明主要提供了一种大型18CrNiMo7-6齿轮渗碳件盐浴淬火时间的判断方法，通过该种方法可以有效控制淬火时间，零件淬火完毕后的表面及心部冷却到位，表面及心部均可以完好完成组织转变而获得所需的组织、硬度等性能。其技术方案如下：

　　一种大型18CrNiMo7-6齿轮渗碳件盐浴淬火时间的判断方法，具体的为，将经过加热的大型18CrNiMo7-6齿轮渗碳件吊入盐浴槽淬火冷却，记录开始盐浴温度及时间节点t1，实时记录盐浴温度变化，当盐浴温度达到最高值并开始下降时，记录盐浴温度及时间节点t2，此时已盐浴冷却时间t＝t2-t1，继续冷却0.2t时间，冷却完毕后，将齿轮渗碳件取出盐浴槽完成淬火。

　　优选的，将完成淬火的齿轮渗碳件采用红外温度检测仪检测齿根部温度，若齿根部温度未完全冷却到位，将齿轮渗碳件重回盐浴槽继续冷却。

　　优选的，盐浴槽内的盐浴液成分为50％硝酸钾与50％亚硝酸钠的混合液。

　　优选的，所述盐浴液的初始温度为160-180℃。

　　优选的，所述大型18CrNiMo7-6齿轮渗碳件为质量大于5吨的零件。

　　采用上述方案，本发明具有以下优点：

　　(1)本发明摒弃笼统的淬火冷却计算方法，采用t+0.2t方法，零件淬火完毕后的表面及心部冷却到位，表面及心部均可以完好完成组织转变而获得所需的组织、硬度等性能，根据实际盐浴温度变化数据分析可以提高产品实际生产的实用性以及可靠性；

　　(2)上述判断方法可以应对不同装炉量以及控制截面零件的热处理生产，仅对盐浴温度的实时监控即可很好完成零件的淬火热处理，操作简单且产品质量问题风险小，适用性广。

　　附图说明

　　图1为实施例1中零件盐浴淬火温度变化曲线图；

　　图2为实施例1中零件淬火后组织金相图；

　　图3为对比例1中零件淬火后组织金相图。

　　具体实施方式

　　以下实施例中的实验方法如无特殊规定，均为常规方法，所涉及的实验试剂及材料如无特殊规定均为常规生化试剂和材料。

　　实施例1

　　将一质量大于5吨的18CrNiMo7-6齿轮渗碳件经奥氏体化加热，保温完成后吊入160-180℃50％硝酸钾+50％亚硝酸钠盐浴槽淬火冷却，记录开始盐浴温度及时间节点t1；实时记录盐浴温度变化，当盐浴温度达到最高值并开始下降时，记录盐浴温度以及时间节点t2，此时已盐浴冷却时间t＝t2-t1，继续冷却0.2t时间。冷却完毕后，记录淬火冷却完毕盐浴温度以及时间节点，将齿轮渗碳件取出盐浴槽完成淬火。淬火完成后进行再进行风冷操作。

　　本发明通过对盐浴温度的变化节点来判断零件淬火冷却时间，其原理如下：

　　零件盐浴淬火时，热量的传递由零件的散热与盐槽的冷却吸热组成，零件在盐浴内热量释放，盐浴温升，此时盐浴冷却风机开启，当淬火后盐浴温度达到最高值，盐温开始下降时，说明零件放热与盐槽冷却风机吸热形成热量吸放平衡，此时零件心部温度已降低至较低温度并完成心部组织转变，但零件中心区域温度还在300-400℃，表面已与盐浴温度一致，后继续冷却一段时间使心部300-400℃进一步下降以防止回温软化表面淬硬层，该后续冷却时间为前期淬火冷却时间的20％。冷却完毕零件出淬火盐槽，可以通过出盐槽后红外线温度检测仪精确检测齿根温度判断零件是否完全冷却到位，若发现齿根温度较高则可以继续盐浴冷却且不影响冷却效果。

　　具体零件中心区域温度变化、零件表面温度变化、盐浴液温度变化情况如图1所示。经上述方法淬火完成的18CrNiMo7-6齿轮渗碳件其组织金相图如图2所示。

　　对比例1

　　将与实施例1相同质量的18CrNiMo7-6齿轮渗碳件经奥氏体化加热，保温完成后吊入160-180℃、50％硝酸钾+50％亚硝酸钠盐浴槽淬火冷却，冷却总时间为t+0.3t(t与实施例1中的计算方式相同)。淬火完成的18CrNiMo7-6齿轮渗碳件其组织金相图如图3所示，可知表面残奥超标。

　　硬度检测

　　将实施例1与对比例1的渗碳件分别进行硬度检测，结果如表1所示：

　　表1齿轮渗碳件热处理质量结果

　　由表1可知，经实施例1方法淬火完成的零件质量满足ISO6336-5-2016的ME级要求。对比例1中零件表面残奥超标区硬度值相对偏低，表面0.15mm区域内残奥高，其对应硬度仅642HV1，远小于次表层残奥少的区域硬度。