热处理冷却技术要求

热处理冷却技术要求

国家标准 GB/T37435一2019 热处理冷却技术要求 Coolingtechnicalrequirementsofheattreatment 2019-05-10发布 2019-12-01实施 国家市场监督管理总局 发布 币国国家标准化管理委员会国家标准
GB/T37435一2019 次 目 前言 引言 范围 规范性引用文件 术语和定义 淬火冷却工艺制定与实施 淬火冷却介质的使用要求 浸液式淬火冷却设备技术要求 火设备用辅助装置 15 质量控制与检验 安全生产与环保 透性法定性法 19 附录A资料性附录)淬火冷却工艺制定方法 附录B(资料性附录)防止淬火开裂和减小淳火畸变的措施 21 附录c(资料性附录)等效冷速试样 23 附录D(资料性附录)淬火冷却介质的冷却特性 26 附录E(规范性附录)火冷却介质冷却能力评价 硬度梯度法 29 附录F资料性附录)螺旋桨搅拌器与介质的导流、导向和均流 31 附录G(资料性附录)冷却曲线测量用的介质搅动装置 33 参考文献 34
GB/37435一2019 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本标准由全国热处理标准化技术委员会(SAC/TC75)提出并归口 本标准起草单位:上海交通大学北京机电研究所有限公司、南京科润介质股份有限公司、北京华立 精细化工公司、湖北三环锻造有限公司、常州新区河海热处理工程有限公司、浙江双环传动机械股份有 限公司、江苏丰东热处理及表面改性工程技术研究有限公司、贵州航宇科技发展股份有限公司、中车戚 墅堰机车车辆工艺研究所有限公司、西安福莱特热处理有限公司、宁乡核工业热处理材料有限责任公 司山东天瑞重工有限公司、山东库珀轴承技术服务有限公司 本标准主要起草人:陈乃录、徐跃明、胡小丽、左训伟、李俏、左永平、葛圣东、代合平、股和平 牛万斌、史有森、谢撰业、杨明华、杨鸿飞、张福泉、李永胜、燕敬祥
GB/T37435一2019 引 言 在热处理工艺中,因工件的材料种类、尺寸、结构特点和性能要求等的不同,会采用不同的冷却方 式,其中钢的浸液淬火冷却方式应用最为广泛，因此本标准制定的热处理冷却技术要求仅针对钢的浸液 淬火冷却过程 淬火冷却工艺的制定与实施的严格程度将直接影响工件的性能和质量分散度 正确选择淬火冷却 介质、淬火冷却设备,淬火夹具和执行合理的淬火冷却工艺是保证工件性能的前提,而对淬火冷却介质 的成分,浓度、温度、流速及均匀性以及淬火冷却工艺等的控制精度则决定着工件质量的分散度 本标准的实施将有助于保证工件的淬火冷却质量、降低批量处理件的质量分散度和实现产品质量 的可追溯
GB/37435一2019 热处理冷却技术要求 范围 本标准规定了浸液式淬火冷却工艺的制定与实施方法,冷却介质的使用要求,浸液式悴火冷却设备 技术要求,淬火起重机、操作机、机械手与淬火夹具的技术要求,质量控制与检验,以及安全生产与环保 要求等 本标准适用于钢的浸液式淬火冷却,不适用于非浸液式淬火冷却,其他金属材料浸液式淬火冷却可 以参考本标准 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 件 GB/T265石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法 GB/T268石油产品残炭测定法(康氏法) GB/T511石油和石油产品及舔加剂机械杂质测定法 GB/T699优质碳素结构钢 GB/T3077 合金结构钢 GB/T3536石油产品闪点和燃点的测定克里夫兰开口杯法 GB/T4945石油产品和润滑剂酸值和碱值测定法(颜色指示剂法 GB/T7232金属热处理工艺术语 GB/T7304石油产品酸值的测定电位滴定法 GB8978污水综合排放标准 GB/T11133石油产品、润滑油和添加剂中水含量的测定卡尔费休库仑滴定法 GB/Tl1901水质悬浮物的测定重量法 GB/T1332！热处理设备术语 GB15735金属热处理生产过程安全卫生要求 GB/T17145废润滑油回收与再生利用技术导则 GB/T27945.3热处理盐浴有害固体废物的管理第3部分;无害化处理方法 GB/T27946热处理工作场所空气中有害物质的限值 30822热处理环境保护技术要求 T GB GB/T30823测定工业淬火油冷却性能的镍合金探头试验方法 GB/T32541热处理质量控制体系 JB/T4392聚合物水溶性淬火介质测定方法 JB/T4393聚乙烯醇合成猝火剂 JB/T6955热处理常用淬火介质技术要求 JB/T7688.6冶金起重机技术条件第6部分;淬火起重机
GB/T37435一2019 JB/T10457液态淬火冷却设备技术条件 JB/T13025热处理用聚烧撑二醇(PAG)水溶性猝火介质 JB/T13026热处理用油基淬火介质 术语和定义 GB/T7232.GB/T13324界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3. 等效冷速直径equsaent diaeterofcoolingrate 在温度和搅动条件相同的淖火冷却介质中,某一指定温度范围内以外形不规则淬火件冷速最慢的 部位与圆形试样(无限长)心部冷速相同的原则换算出的圆形试样直径 3.2 有效淖火冷却区effteetiveworkingzoneofquenchingtank 淬火槽内能满足相应淬火冷却工艺要求的空间尺寸 注如满足悴火冷却介质的流速范围要求和/或悴火冷却介质的紊流程度要求和/或悴火冷却介质的温度变化范 要求等 3.3 1quenehng 浸液式火冷却immersion 工件全部或部分浸没在液体淖火冷却介质之中实施的悴火冷却过程 3.4 浸液式淬火冷却设备liquidquenchingequipment 能够满足工件在液体淖火冷却介质中完成冷却过程的设备 注:液体淬火冷却介质可以是水、油、无机物水溶性介质、有机物水溶性介质和热浴等 由于该类设备的主体是用 来盛放液体冷却介质的槽形装置,所以该类设备通常也被称为火槽 3.5 立式/卧式入液vertieal(horizontalintotheliquid 对于长度方向尺寸远大于宽度或直径方向尺寸的工件,将其长度方向与液面呈垂直/平行状态的 人液 3.6 淬火夹具quenchingixture 火冷却过程中使用的吊具、挂具、,夹具、垫块、补偿、压模等的统称 淬火冷却工艺制定与实施 4.1工件的基础信息 用于制定转动件(叶片、轮盘、轴等)传动件(齿轮、轴承等),主承力件(飞机起落架、对接螺栓、承力 接头,承力弹簧等)等工件淬火冷却工艺时应给出的基础信息见表1
GB/37435一2019 表1工件的基础信息 项目 主要内容 材料牌号 化学成分 冶金数据 冶炼方法 其他 铸造,锻造、热轧、热挤压、冷拔 成形方式 其他 尺(加工余量、特殊形状、壁厚差异 几何尺寸,质量信息 质量" 其他 剩余加工余量 是否有部位焊接 加工情况 工件表面状态(裂纹、伤痕、铁锈、黑皮、表面粗糙度 其他 正火(或正火十回火)",完全退火",球化退火"、去应力退火",调质" 预备热处理 其他 探伤检查" 已检测数据 其他 组织" 硬度(表面硬度,心部硬度、硬度梯度) 组织与性能要求 力学性能需注明检测部位) 其他 奥氏体化温度",加热工艺',加热介质" 淬火加热工艺 其他 最低回火温度 畸变量" 限定条件 是否允许校正 其他 化学热处理、炽接、表面处理'、酸洗'、磨削",喷丸 工件的后续加工方法 其他 重要项,指制定工艺时应获取的内容 -般项,指对工艺制定有作用 次要项,对工艺制定有辅助作用
GB/T37435一2019 4.2淬火冷却工艺的制定 4.2.1工件淬火前工艺适用性评估 工件悴火前应进行工艺适用性评估,评估项目及内容见表2 表2工艺适用性评估项目 项目 说明 内容 材料牌号 计算碳当量,悴透性,最高淖火硬度 工件结构复杂程度、截面突变与断面均匀性、圆角过渡情况、边角情 形状与尺寸 况、螺纹、孔、易开裂部位的表面粗糙度 开裂倾向 成形方式 铸造、锻造,焊接冷徵等 其他 畸变量 畸变量 应小于加工余量或经校正后小于加工余量 组织构成 强度富余度 组织与力学性能 韧度富余度 其他 4.2.2淬火冷却工艺应包含的内容 淖火冷却工艺应包含的内容见表3 表3淬火冷却工艺应包含的内容 项目 内容 说明 悴火夹具要求 畸变控制 工件进加热 冷却均匀 多件悴火相邻工件之间间距要求 炉前 避免开裂 危险开裂部位预防措施 转移时间的限定 工件表面允许或要求降低的温度 多件火应指明测量的代表工件和具体部位 工件浸液前 淬火冷却介质的浓度或配比要求(若有 浸液前淬火冷却介质的温度要求 -次浸液工艺,双介质或多介质交替控时悴火冷 具体火冷却工艺参数 却工艺或其他工艺 浸液过程中 悴火冷却介质允许的最高温升及控制要求 有效火冷却区介质搅动强度要求 搅动强度、搅动启停时间 出液后工件表面温度测量要求 多件装夹应指明测量的代表工件和具体部位 结束浸液后 工件停放地点、工装及停放时间 停放的地点是否有支撑、环境温度 表面状态检测要求 裂纹观察
GB/37435一2019 表3(续 项目 内容 说明 规定检测硬度的位置和检测时工件所处的温度 表面硬度检测要求 范围 结束没液后 进人回火炉前工件的表面温度要求 多件装夹应指明测量的代表工件和具体部位 淖火冷却结束和进行回火的间隔时间要求 4.2.3淬火冷却工艺制定方法 倬透性法 4.2.3.1 根据工件的端淬曲线、等效端距离、淬冷烈度和力学性能之间的关系确定的一种方法,参见附 录A 4.2.3.2数值模拟法 4.2.3.2.1数值模拟步骤 测量或收集工件基础参数(奥氏体等温转变图,表面传热系数等)- 数值模拟一工件溶火冷却后性 能检测-数值模拟模型修正 4.2.3.2.2基础数据 数值模拟时所需工件的基础数据见表4 表4数值模拟所需的工件基础数据 工件基础数据 符号 单位 材料化学成分 奥氏体等温转变图/奥氏体连续转变图(TTT/cCT曲线" w/m'K 表面传热系数" 密度 kg/m 比热容 J/kgK 导热系数 w/mK 潜热 J/kg 膨胀系数 1/K 泊松比 弹性模量 MPa 塑性模量 MPa 屈服强度 R MPa 相变应变系数 1/MPa 相变盟性系数 通过测量、收集或利用商业软件计算获得 通过测量和收集获得
GB/T37435一2019 4.2.3.2.3数值模拟 前处理:为数值模拟提供初始的计算对象和环境 主要包括工件的三维实体造型、网格剖分、参数 设置,预计的猝火冷却工艺参数(浸液时间. 数值计算:在模拟软件环境中通过选定的数值求解方法求解相应物理场的动态变化 后处理:以图形和动画方式输出工件淬火冷却过程中温度场、组织场、应力场和性能场 4.2.3.2.4数值模拟模型修正 对比分析不同冷却工艺参数的数值模拟结果,获取满足最终组织/力学性能/应力分布要求的最佳 痒火冷却工艺,然后按照最佳工艺对工件进行冷却,根据性能检测结果修正数值模拟模型,最终确定满 足工件要求的淬火冷却工艺 4.2.3.2.5模拟重要边界条件和要点记录 用于追溯和重复模拟结果 4.3淖火冷却介质、冷却设备与淖火夹具的选择 4.3.1冷却介质的选择 选配适合特定工件性能要求的淬火冷却介质时按如下步骤进行 要求供应商根据工件技术要求推荐淬火冷却介质种类并提供其性能指标 a b 对不同供应商提供的同类介质样品的冷却曲线按GB/T30823方法进行测量与比较; 对同类淬火冷却介质样品应比较在特定搅动条件下的冷却性能 c d 对同类淬火冷却介质样品的性能稳定性进行比较; 如条件允许,可对实际工件进行淬火冷却比较试验; fD 对冷却介质的一次性成本,消耗量、寿命周期,环保成本等进行评估 油和聚合物介质的消耗 量可参考表5 表5淖火冷却介质的损耗量 介质类型 悴火冷却1t工件的介质损耗量/kg 油 大尺寸锻件2;小尺寸标准件2.5;齿轮 0.6 聚合物水溶性介质 小尺寸标准件;0.3(原液 注实际淖火冷却介质的损耗量与工件单位质量的表面积,工件表面状态,炉内气氛性质(保护气纵或氧化脱碳 气氛)、人液与出液时工件的表面温度,淖火冷却介质的温度与浓度和装夹的密集程度等相关 4.3.2冷却设备的选择 选择淬火冷却设备时应考虑以下问题 根据工件的形状与尺寸确定有效淬火冷却区的大小; a b 根据工件的性能确定搅动方式和搅动强度以及悴火冷却介质的初始温度 根据工件的允许畸变量确定采用立式或卧式人液方式以及淬火冷却介质流动的紊流程度; 根据淬火质量分散度要求确定悴火冷却采用人工或自动化操作方式 根据有效淬火冷却区的介质流速评价淬火冷却设备的冷却能力; 由一次淬火的工件质量确定淬火冷却介质的温升幅度,最终确定参与换热的淬火冷却介质质量
GB/37435一2019 4.3.3淬火夹具的选择 选择淬火夹具时应考虑如下问题 工件的人液方式; aa b) 由于流场对冷却强度和畸变的影响,应考虑工件立式人液情况下相邻工件之间的间距和工件 卧式人液淬火情况下相邻工件之间的间距、支撑垫块数量与间距 工件开裂危险部位的预防措施 c d 对于异形工件,采取支撑,或悬挂、或补偿,或模压的方式减小畸变和避免开裂: 对于带通孔的工件淖火时应防止被通孔喷出的热介质烫伤 e 夹具与工件接触面对工件冷却的影响 f 工艺实施记录 4.4 工艺实施记录要求见表6 表中项目仅为一般要求,可视情况增减 表6工艺实施记录内容 记录项目 具体内容 火夹具 装夹 开裂危险部位的预防措施 装夹工件的数量及间距 火冷却介质的搅动强度及均匀性 淬火冷却设备参数 工件浸液前淬火冷却介质的温度 环保及安全措施 加热炉到淬火冷却设备的转移时间 工件转移 浸液前工件的表面温度 浸液过程中淖火冷却介质的温度变化情况 浸液过程中的工艺执行情况 浸液过程中介质搅动的起始/停止时间和中间的速度转换及时间 浸液时间和双介质或多介质交替各阶段的时间 结束浸液后工件的停放地点、工装及停放时间的记录 结束浸液后工件表面温度变化检测记录 淬火冷却工艺结束后 工件表面检查和硬度检测;目视检查工件是否有裂纹存在、检测悴火冷却后回火 前的硬度(规定和记录测量硬度时的工件温度》 工件进人回火炉前的温度测量 4.5防止火开裂和减小畸变的措施 防止工件淖火开裂和减小畸变的措施参见附录B 4.6等效冷速试样 4.6.1用途 4.6.1.1在一般情况下,可以采用等效冷速试样与工件一同进行淖火冷却处理,通过检测等效冷速试样 的组织和性能硬度、强度等)间接评价工件的性能
GB/T37435一2019 4.6.1.2用等效冷速试样进行淬火冷却试验,通过检测等效冷速试样的组织和性能(硬度、强度等)间接 验证所采用的溶火冷却介质,设备和工艺是否能满足工件性能要求 4.6.2等效冷速试样的应用 直接替代;直接将等效冷速试样的组织和性能硬度,强度等)检测结果作为工件的检测结果 4.6.2.1 4.6.2.2间接替代;在等效冷速试样心部或指定部位与工件取样部位具有相同冷速的情况下,将等效冷 速试样的组织和性能(硬度、强度等)作为评价工件淬火效果的参考 4.6.3等效冷速试样的材料与处理工艺 4.6.3.1对于重要工件,要求等效冷速试样与工件具有相同的材料牌号和冶炼炉号;对于非重要工件 等效冷速试样应与工件具有相同的材料牌号 4.6.3.2等效冷速试样的预处理工艺,加热工艺淖火冷却工艺,回火工艺应与工件的相同 4.6.4规则与不规则形状工件的等效冷速试样 4.6.4.1规则与不规则形状工件的等效冷速试样尺寸参见附录C 4.6.4.2可以采用数值模拟的方法确定与工件特定位置相同冷速的试样直径 5 淬火冷却介质的使用要求 5.1淖火冷却介质冷却能力的检测与评价 5.1.1冷却曲线法 5.1.1.1按照GB/T30823方法测量淬火冷却介质的冷却曲线 5.1.1.2冷却曲线测量数据可用于对淬火冷却介质的冷却特性进行定性比较 冷却曲线的评价方法参 见附录D中表D1 5.1.2表面传热系数法 5.1.2.1测量特定尺寸试样的特定部位在特定介质中的冷却曲线,采用反传热法计算试样在该介质中 的表面传热系数,得到表面传热系数随试样表面温度变化的曲线 5.1.2.2表面传热系数随试样表面温度变化曲线主要用于工件猝火冷却的数值模拟,也可用于比较祚 火冷却介质的冷却性能 5.1.2.3几种淬火冷却介质的平均表面传热系数参见附录D中表D.2 5.1.3硬度梯度法 5.1.3.1将特定材料的圆锥形试样(试样尺寸见附录E),在设定的淬火冷却介质和搅动条件下进行浸 液淬火冷却,然后检测试样心部沿轴向的硬度 5.1.3.2搅动条件下评价淬火冷却介质冷却能力的硬度梯度评价法见附录E 5.1.3.3该方法适合对生产用溶火冷却设备和淬火冷却介质的综合冷却能力的变化情况进行对比 5.2泽火冷却介质性能指标的检测 除水之外的淬火冷却介质均应按照介质的特点对介质的性能指标、影响火冷却效果的指标和对 安全与环保产生影响的指标等进行检测 其方法可按照GB/T265,GB/T268,GB/T511,GB/T3536 GB/T4945、GB/T7304、GB/Tl1133、GB/T11901、GB15735、GB/T27945.3、GB/T27946 GB/T30822、JB/T4392,JB/T4393、JB/T13025和B/T13026的要求执行
GB/37435一2019 5.3淬火冷却介质使用温度 表7为淬火冷却介质推荐使用温度 表7火冷却介质推荐使用温度 高品质要求的工件 -般品质要求的工件 介质类型 介质使用温度 介质的初始温度 介质的初始温度 水,无机物水溶性介质 10C一45 指定温度士5 指定温度士l0 有机物水溶性介质 使用温度应在介质供应商 指定温度士5" 指定温度士10C 聚合物水基淬火液 推荐的范围内 使用温度应在介质供应商推荐 悴火油 的范围内,最高使用温度应比油的 指定温度土10C 指定温度土15 开口闪点温度至少低50c 5.4分级和等温淬火冷却介质 5.4.1马氏体分级淖火冷却介质 5.4.1.1马氏体分级悴火冷却介质应符合JB/T10457要求 5.4.1.2在95~230C进行马氏体分级火时,可用热油作猝火冷却介质 热油的最高使用温度应 比油的开口闪点温度至少低50C 5.4.1.3在160C400C进行马氏体分级淖火时,可使用(50%一60%)KNO十(37%一50%) NaNO十(o~10%NaNO熔盐作为冷却介质 5.4.2贝氏体等温淖火冷却介质 5.4.2.1贝氏体等温淬火冷却介质应符合JB/T10457要求 5.4.2.2 可用加热到260笔400笔的熔盐进行贝氏体等温淬火 硝盐浴最高使用温度不应超过 595 5.4.2.3贝氏体等温火可用表8所列的硝酸盐和亚硝酸盐混合盐作为淬火冷却介质 表8贝氏体等温淬火用盐 化学组成质量分数)/% 等温盐 熔点/C 工作温度/C NaNO KNO NaNO 1525 175540 低熔点 4555 2535 150一l65 4555 45一55 22o 260550 高熔点 5.5淬火冷却介质的使用、维护和更换 5.5.1水溶性火冷却介质 5.5.1.1水溶性淬火冷却介质应符合JB/T6955和JB/T13025要求 5.5.1.2使用和维护: 配制淬火冷却介质时,应排净系统中的水或油,并用工业清洗剂将淬火槽、管路彻底清洗干净 a
GB/T37435一2019 通过添加消泡剂解决泡沫过多问题,通过添加杀菌剂或搅动介质减缓介质发臭 b c 淖火冷却后的工件用清水或冷却介质清洗,清洗液可回收使用 5.5.1.3更换 当补充足量新猝火冷却介质也不能改善冷却性能时,应更换淖火冷却介质 a b 当添加足量杀菌剂也不能改善淬火冷却介质的发黑、发臭现象时,应更换淬火冷却介质 5.5.2淬火油 5.5.2.1 淬火油的基本要求 淬火油应符合JB/T6955和JB/T13026要求 5.5.2.2淖火油油温的选择和控制 在满足火要求和安全使用要求的前提下,应选择较低的油温进行淬火冷却,以延长淬火油的使用 寿命 在使用过程中,应控制油温在规定的温度范围内 降火油中含水量的控制 5.5.2.3 阵火油的含水量超过0.083%或影响产品质量和使用安全时,应采用加热脱水或戳孔沉降等方法进 行处理 5.5.2.4油中杂质含量的控制 应定期沉淀、过滤、清理油槽及介质循环系统中的粉屑、铁锈皮、油泥,油渣等杂质 5.5.2.5更换指标 火油的更换指标应符合JB/T13026的要求,具体见表9 表9淖火油更换指标 项目 更换指标 运动黏度(40 C 比新油增加士50% mm=/s) 酸值(以KOH计)增加值:比冷淬火油新油增加1.5mg/g比热淬火油新油增加2.0mg/g 悴火油氧化特征 红外光谱吸收特征峰识别;与新油相比，红外光谐上1650cm-'~1820em'的范围内出现明 显的氧化产物吸收特征峰 最大冷速 补充复合添加剂也不能得以改善时;调整后仍低于新油15C/s以上时 最大冷速对应温度 调整后仍低于550',或低于新油50以上时 浸液式火冷却设备技术要求 基本配置 6. 可根据需要配置痒火冷却介质的加热与冷却装置,介质的温度测量装置、介质的搅动装置、介质的 均流装置、浸液动作的执行机构和安全与环保装置等 10
GB/37435一2019 6.2技术要求 6.2.1介质冷却方式与加热方式 表10和表11分别列出淖火冷却介质的冷却方式与加热方式 表10淬火冷却介质冷却方式 水 油 介质冷却方式 无机物水溶液 有机物水溶液 热浴 开式冷却塔 闭式冷却塔 板式换热器 列管式换热器 风冷换热器 热管式换热器 制冷机 表11淖火冷却介质加热方式 介质加热方式 无机物水溶液 有机物水溶液 热浴 水 油 热燕汽 电热管加热 内热式电阻加热 外热式电阻加热 6.2.2温度测量装置 在淖火槽的有效淖火冷却区和非有效淖火冷却区分别安装淖火冷却介质温度传感器 6.2.2.1 6.2.2.2非有效淬火冷却区的温度传感器用于检测淬火冷却介质平均温度,向淬火冷却介质加热和冷 却系统发送控温信号 6.2.2.3可根据有效淬火冷却区的尺寸考虑安装多支温度传感器,用于测量淬火冷却过程中介质温度 的变化,为淖火冷却工艺生成系统提供实时悴火冷却介质的温度数据 6.2.2.4淬火冷却介质的温度测量与记录系统的配置按GB/T32541的要求执行 6.2.3淖火冷却介质的搅动 6.2.3.1冷却介质搅动方法见表12 11
GB/T37435一2019 表12淬火冷却介质搅动方法 适用于 搅动方法 优点 缺点 实现简便、出口流速高、流体 外置式泵搅动 方向性强、不受深度限制、较耗电 深井式 方便将流体传送到需要区域 内置式泵搅动 实现简便 泵易损坏 特殊要求 可以获得大流量素流态流场，需要配导流简将介质输送到深度7m的悴 顶插式螺旋桨搅动 省电、安装、维修方便 特定区域、搅动深度受到限制火槽 可以获得大流量紊流态流场 底插式螺旋桨搅动 制造成本高、维修难度大 深度不受限制 省电、深度不受限制 内置式螺旋桨搅动 流量大,实现简便 流体方向性强 火区域介质没有进行真正 的流动,不利于工件周围介质 特殊机械运动装置带动工件可以实现一定速度下的相对 降温， 特殊要求 运动 与介质做相对运动 工件周围介质相对流动方向 性强,不利于工件均匀冷却 手动或在淖火起重机的吊挂 实现简单 重现性差 小批量人工操作 下在介质内做相对运动 压缩空气搅动 易产生淖火软点、,加速油的氧化不推荐 6.2.3.2螺旋桨搅拌器与介质的导流、导向均流参见附录F,冷却曲线测量用介质搅动装置参见附 录G 6.2.3.3淬火冷却介质流速的计算是根据工件的性能要求、尺寸特点、一次处理量、装夹方式和选用的 淬火冷却介质类型等数据确定满足条件的介质流速范围 介质平均流速计算方法(有流体均流前提下)见式(1) a 36O0S 式中 -介质平均流速,单位为米每秒m/s); 流量,单位为立方米每小时(m/h); Q 淖火区域截面积,单位为平方米(m'). b) 螺旋桨搅动状态的流量计算方法见式(2). [-(侍门 2 Q=60HNUn 式中 流量,单位为立方米每小时(m'/h); 螺距,单位为米(m); 螺旋桨叶数目 U 螺旋桨转速,单位为转每分(r/min); 效率; D 螺旋桨桨叶外直径,单位为米(m); 12
GB/37435一2019 螺旋桨轴外径,单位为米(m). 6.2.3.4淬火冷却介质流速的测量方法见表13 表13淬火冷却介质流速测量方法 分类 优点 缺点 适合 多普勒测速仪 适用于紊流态流场 数据分散度大 紊流态流场 轮式测速仪 体积小,携带,使用方侧 不适用于奈流态流场 测定呈单向流动的介质 同上 皮托管测速 方法简单 不适用于紊流态流场 纹影照相测速 简便 实验室用 6.2.4有效淖火冷却区确定与评估 6.2.4.1根据淬火冷却设备制造商提供或产品对象预设有效淬火冷却区的空间尺寸 6.2.4.2对预设的有效淬火冷却区进行介质流速测量 可通过协商等方式确定空载测量或装载测量、 检测点的数量和位置等 6.2.4.3对预设有效悴火冷却区工作空间在装载条件下进行介质温度场变化测量 可通过协商方式确 定检测点的数量和位置 6.2.4.4用实物工件或试样在预设的有效淬火冷却区的不同位置进行淬火冷却处理,测试处理后的性 能或畸变量 6.2.4.5对测量结果进行评估,确定有效淖火冷却区的空间尺寸 流场的数值模拟结果也可作为确定有效评火冷却区的参考依据 6.2.4.6 6.2.4.7几种淬火冷却介质在不同浓度,温度和流速下的冷却曲线参见附录D. 6.2.5浸液动作执行机构 浸液动作执行机构分为升降台、淬火操作机或淬火机械手、淬火起重机和液面升降机构,其执行动 作及优缺点见表14 表14浸液动作执行机构 分类 执行动作 优点 缺点 工件放置在升降台上,随升降台的下降与上升 不占用行车 动作的可靠性不高 升降台" 执行工件的浸液与出液动作 淬火操作机或淬火通过淬火操作机或淬火机械手完成工件的浸 不占用行车 动作的可靠性不高 液与出液动作 机械手" 通过淖火起重机执行工件的浸液与出液动作 实现简便 人工操作,重现性差 淬火起重机" 工件放置在一个固定的平台上,通过液面的上不占用行车,动作可 液面升降机构" 耗电 升与下降实现工件的浸液与出液的动作 靠性高 适合各种火冷却介质的火槽 淬火水槽或水溶性介质淖火槽 6.2.6分级和等温淖火冷却设备技术条件 6.2.6.1分级和等温淬火冷却设备应符合JB/T10457的要求 13
GB/T37435一2019 6.2.6.2可用管式电阻加热器加热分级淬火油槽,等温淬火设备可采用堆蜗外热式或内热式电阻加热 6.2.6.3分级和等温淬火槽内介质的降温通常依靠槽壁与周围空气的自然换热实现 也可将热管插人 淬火槽的介质内将热量传递到热管上部,达到换热的目的 6.2.6.4为使分级和等温淬火槽内的介质温度均匀和工件浸人后获得均匀的散热条件,槽内应设顶插 式螺旋桨搅拌器 螺旋桨轴线通常和液面呈30"一60",目的是使整槽熔盐得到充分搅动和工件的热量 得到充分交换 6.2.7 痒火冷却工艺自动执行系统 6.2.7.！诧火冷却应是一个自动化的操作过程,若人工手动进行悴火冷却操作应有相应的安全设施和 经过验证对淬火质量分散度的影响在允许范围内 6.2.7.2应对淬火冷却介质的初始温度与淬火冷却过程中的温度变化、搅动,液位,浓度(适用时,悬浮 物(适用时、工件出加热炉后的转移时间(适用时、浸液时间、工件在有效淖火冷却区的位置和安全报 警等进行监控和记录 淬火设备用辅助装置 7.1淬火起重机 7.1.1基本要求 淬火起重机应符合JB/T7688.6要求 7.1.2安全要求 用于淬火冷却时的起重机应满足以下安全要求 应能适应油蒸汽、烟尘等有害气体侵蚀的工作环境; aa b 对于执行油任务的起重机,应具有快速下降和在事故状态下紧急松闸的机构 c 起升机构应设下行程限位装置; 起重机快速下降时不应与其他机构同时工作; d 对于油淬,在吊钩的动滑轮处应设置防护罩,防止淬火油液喷溅 e 钢丝绳宜采用钢芯结构 7.1.3 下降速度要求 起重机下降速度确定原则 7.1.3.1 工件人油过程中着火程度在可控范围内; a b 工件的先浸液部分和后浸液部分的性能受到影响的程度在允许范围内; c 选择淬火起重机下降速度应考虑的因素见表15 表15选择淬火起重机下降速度应考虑的因素 浸液方式 长度 悴火件表面积 装夹峦集程度介质种类介质工作温度搅动程度工件性能要求 立式 卧式 7.1.3.2几种淬火起重机下降速度见表16. 14
GB/37435一2019 表16淬火起重机下降速度 工件类型与人液方式 起重机下降速度(参考值)/mmin-' 原因 防止下降速度过慢,引起油面起火在不可控 长轴件立式人油 2060 程度 12~24 长轴件立式人水 减小先人液部分和后人液部分的性能差异 工件卧式人油 12一20 工件卧式人水 6~16 7.1.4淬火起重机定位要求 7.1.4.1为了提高工件淬火冷却质量的可重复性,实现不同批次同种工件能在相同的淖火冷却区内淬 火冷却,建议采用具有可自动精确定位功能的淬火起重机,实现起重机的大车、小车和升降吊钩的位置 按照设定自动定位 7.1.4.2如果起重机不具有自动定位功能,人工操作应保证工件能停留在有效淬火冷却区内冷却 7.1.5起重机升降吊钩制动距离 起重机快速下降系统的制动距离,应控制在快速下降速度值的1/65,最大不超过500mm 7.2淬火操作机与淬火机械手 7.2.1淬火操作机应具有完成将工件由加热炉取出、下降浸液冷却和上升出液空冷等动作的功能 7.2.2淬火机械手应具有通过机械手将工件由加热炉内取出,然后在抓取状态下完成旋转、移动、下降 浸液冷却和上升出液空冷等动作的功能 满足工件对转移时间的要求 7.2.3 7.2.4对于油淬,要求配置具有快速下降和在事故状态下通过手动措施完成人油淬火动作的功能 7.3泽火夹具基本要求 多个工件同批次加热和淬火冷却时,任意两个相邻工件之间应有足够的间距,以保证任意两个 7.3.1 相邻工件之间产生的介质热流场不发生相互干涉或对最终淬火结果的影响程度在允许的范围内 7.3.2应尽量减小随工件一起淬火冷却的夹具对工件本身的传热、性能和畸变的影响 7.3.3尽量减小随工件一起淬火冷却的夹具的质量,减少能源的损耗 质量控制与检验 8.1淬火冷却介质质量控制 8.1.1应建立淖火冷却介质的性能定期检测、调整和记录的制度 8.1.2对新投人使用的淬火冷却介质在搅动状态下的冷却性能应进行检测,以后定期检测,对比分析 淬火效果的稳定性 8.2浸液淬火冷却设备质量控制 8.2.1浸液淖火冷却设备应符合GBT3254要求 8.2.2设备应有关键参数的控制、显示,记录和报警系统 15
GB/T37435一2019 8.2.3设备的控制单元、仪器和仪表应根据内部规定或法定要求定期进行检定或校准,确保合格和在 有效期内使用,并保存相关记录 8.2.4建立设备安全操作作业指导书、明确规定设备的操作方法和步骤,并确保操作者掌握和正确 操作 8.2.5建立设备点检作业指导书,规定点检内容、点检标准、点检频次和实施人并记录保存 8.2.6建立设备预见、预防性维护程序,识别关键过程关健设备,确保设备从维护申请、实施、有效评价 等整个过程处于闭环管理 设备操作人员、维护人员应能及时发现、反馈问题并有效解决 8.2.7建立设备关键元器件的备件清单和使用寿命管理,以保证最小程度的生产中断 8.2.8为每一台猝火冷却设备建立溶火冷却效果稳定性的控制界限值,如超出界限值,应采取补救措 施,并应重新校核 8.3淬火夹具质量控制 建立悴火夹具定期检查、分选,评审,修复或报废的管理作业指导书并实施和记录 8.3.1 8.3.2控制不合适淬火夹具的使用和因淬火夹具短缺导致的生产中断 8.4淬火冷却工艺过程控制 淖火冷却工艺过程控制应符合GB/T32541要求 8.4.1 根据工件特点、材料,性能要求等,制定淖火冷却工艺规范 8.4.2 8.4.3根据顾客要求和工艺规范建立控制管理淬火冷却介质的温度、搅动速度、液位、浓度、冷却性能 和火冷却工艺等参数的作业指导书和作业记录等文件 8.5过程监视测量频次 8.5.1过程监视测量频次应符合GB/T32541要求 8.5.2对淖火冷却过程监视测量频次应服从顾客要求和保证产品质量,包括但不限于表17要求 表17过程监视测量频次表 项目 频次 工件装夹包含:;预防开裂措施、火夹具和工件摆放位置及间距等 每批一次 淬火预冷时间(出加热炉后到开始浸液的转移和停留时间 每批一次 每批一次 浸液前工件表面温度 有效淬火冷却区介质温度 连续记录 介质搅动速度 连续记录 浸液/出液动作 连续记录 结束淬火冷却工艺过程后的工件停放地点与条件、停放起止时间、环境温度和进 每批一次 回火炉之前的工件表面温度等 进回火炉之前的工件表面状态观察和检测 每批一次 悴火冷却设备重要功能检测(包括;实现浸液/出液功能、搅动功能和温度显示与 次 断续作业启动后 控制功能等 沁火冷却设备的悴火冷却工艺自动控制系统 断续作业启动后一次 16
GB/37435一2019 表17(续 项目 频次 淬火冷却设备非重要功能检测包括:换热器运行、介质加热功能运行和管路过滤 每一个月一次 前后压力仪表变化等 每半年 有效淬火冷却区的检测 不少于一次 冷却效果稳定性的检测 每半年不少于一次 醉火 物水溶性淬火冷却介质的浓度检测 每周不少于一次 物水溶性淬火冷却介质的冷却性能、运动粘度检测 每三个月一次 冷却介质的分解物和污染物检测 每半年 水或碱水的浓度和/或比重检测 每周不少于 次 盐水或碱水的悬浮固体物检测 淬火油的含水量,悬浮固体物,运动黏度、冷却曲线、酸值和闪点等检测 每半年不少于 火冷却介质的沉淀和滤渣处理 每周不少于 具的完好程度检查 碎火夹 8.6淬火冷却后工件表面检查和硬度检验 8.6.1表面裂纹 8.6.1.1对于开裂倾向高的工件,淬火冷却后应目视检查工件表面是否有裂纹 如发现淬火裂纹,应做 好标记,待回火后进行探伤检查 8.6.1.2对于多件装夹的淬火冷却情况,可部分抽检 8.6.2表面硬度 8.6.2.1对于开裂倾向低的工件可以对其表面进行硬度检验 根据硬度检验结果评估淬火冷却强度和 冷却的均匀性,并作为确定回火温度的参考数据 8.6.2.2制定工艺时应规定淬火冷却工件的余温以不影响硬度检验结果为宜 8.6.2.3按照工件图样要求或工艺文件规定的部位检测硬度,该部位在去除氧化、脱碳或增碳层以及硬 度压痕后应不影响工件的最终尺寸和最终质量 安全生产与环保 9.1安全生产要求 火冷却热处理过程中对安全生产的要求见表18 表18安全生产要求 项目 要求 预防开裂醉块飞出对于易产生悴火裂纹的工件,如要求终冷温度较低,在结束悴火冷却过程之后和进回火炉之 价人的措施 前,应考虑放置在专用网笼或箱体之中,预防开裂碎块飞出伤人 淖火油的工作温度至少比其开口闪点低50; a 介质温度控制 硝盐浴最高使用温度不应超过595 17
GB/T37435一2019 表18(续 项目 要求 应配备介质搅动装置; a 应配备足够的灭火器材(干粉类); 应设置等容积的泄油罐和与之相匹配的排油泵; 淬火油槽应配备将槽底部积水放出的放水阀门或抽水泵,定期排除槽体底部积水 对于 搅动不充分和长期在低温下工作的许火油槽,如果偶尔一次许火工件质量较大,油温可能 淬火油槽安全措施 超过100C的情况,使用前务必排除火油槽底部的积水 切断油中渗人水的 一切可能或对可能混人水的来源进行定期检查和记录 有人油过程中出现停车故障的紧急处理的装置或措施; 油温超过上限温度的报警功能; g 工件浸人后的停留深度以工件的顶部和淬火油的油面之间距离以不小于300mm为宜 应配备介质搅动和介质冷却装置; a 热浴悴火槽安全 b 操作时应佩戴防护面罩 措施 g 表面带油和熔盐、碳粉的工件严禁人硝盐浴,否则会发生爆炸 潮湿工件不应人浴,防 止盐水飞溅伤人 a)执行油淬任务时应配置具有快速下降和在事故状态下通过手动措施完成工件人油动作的 火起重机/悴火操 功能; 作机/悴火机械手 对于有操作室的悴火起重机,应有操作人员紧急逃生的措施 悴火油槽的油烟抽 应定期清理油污或更换,避免油烟管路发生火灾 排管路 除淬火水槽之外,对盛有其他淬火冷却介质的淬火槽在进行槽体焊接或在槽体内进行作业时 维修 要充分考虑所装介质的蒸发气体发生燃爆对人体所造成的危害 设备操作高度 所有悴火槽高于地面的高度应符合安全规定或设置符合安全高度的护栏 其他 其他安全事项按照(GB15735执行 9.2环保 热处理车间污染物的分类与来源,污染物的控制与排放等应按照GB/T30822的要求执行,空气 9.2.1 中有害物质的浓度应低于GB/T27946规定的要求 9.2.2淬火油槽应配备油烟吸排和净化装置 g.2.3其他介质产生的挥发性气体也应配备吸排和净化装置 9.3废物管理 9.3.1淬火水槽的废水应排放到废水处理系统中处理 9.3.2报废的水溶性猝火冷却介质，经处理符合GB8978要求方可排放 g.3.3火油的回收与再生应按GB/T17145的规定执行 9.3.4固体淬火冷却介质废物应按GB/T27945.3的规定处理 18
GB/37435一2019 录 附 资料性附录) 淬火冷却工艺制定方法 -淬透性法(定性法) A.1 制定工艺步骤 淬透性法制定工艺的步骤及示例见表A.1,计算的端淬数据见表A.2 表A.1制定工艺步骤及示例 序号 步骤方法 示例 材料牌号、工件尺寸、力学性能42CrMo钢,直径90mm(无限长),力学性能检测部位:距离中心1/2R部 位,抗拉强度(R.)>900MPa,屈服强度(R.)>700MPa 检测部位,力学性能要求 化学成分(质量分数)/% 0.41C,0.30Si,0.7OMn、l.0Cr,0.20Mo 端淖数据获取;测量,计算,资料计算的端数据见表A. 假设在中等搅动程度下水的悴冷烈度(H)=1.3,按照公式A.3计算距离中 计算等效端距离 心1/2R部位的等效端悴距离E=17mm.对应硬度48HRC H /Hm,其中H表示在该钢成分下可能达到的最大悴火硬度， H 表示该钢实际淖火时所获得的淬火硬度 H，=57HRc,H 计算火不完全度(S 48HRC,S=48/57=0,842 计算R值 按照式A.7)计算回火后的RL=739MPa(Rm=900MPa) 换算达到R所对应的硬度 按照GB/T1172换算,R丽=900MPa的对应硬度为29HRC 奥氏体化温度850C,距离中心1/2R部位冷却到270C时的水没液时 确定浸液时间 s 间:168s" 给出悴火冷却工艺 奥氏体化温度850C,中等搅动程度下浸水168s后出水空冷 [2 表A.2计算的端淖数据" 27 42 5 端距离/mm 12 1518 21 24 3033 36 39 57 57 56 4947 45 43 39 38 33 硬度/HRC 54 51 36 35 A.2求解等效端淬距离(适用的圆棒直径范围p20mm90mm) 在已知工件直径D和淬冷烈度H情况下,通过式(A.1)式(A.5)求解截面上几个特定位置相对 应的等效端淬距离E[a1 表面: D0.718 E (A.1 .丽 n 5.I1× 距心部3/4R: 19
GB/T37435一2019 D1. E34R 8.62×H丽 距心部1/2R: Dl.10 E1/2R A.3 7o,5 可.5又厅 距心部1/4R: D.1 EAR A.4 7.7×Ho可 心部 Dl.18 Ee .(A.5 8.29×H可 式中 等效端淬距离,单位为毫米(mm); -圆棒直径,单位为毫米(mm) R -圆棒半径,单位为毫米(mm); H -淬冷烈度 表A.3为不同介质在不同搅动程度下的淬冷烈度 表A.3不同介质在不同搅动程度下的淬冷烈度 淬冷烈度H 搅动情况 水 矿物油 盐水 0.250.30 静止 0.9l.0 2.0 0.300.35 弱搅动 l.01.l 2.02.2 中等搅动 0.350.40 1.21.3 良好搅动 0.400.50 1.41.5 强搅动 0.500,80 l.6~2.0 0.801.10 5.0 烈搅动或高速喷射 4.0 A.3力学性能预测 通过式(A.6)式(A.10)计算抗拉强度R.(kPa),屈服强度R.(kPa),伸长率A,(%),断面收缩率 Z(%)和冲击吸收能量KUJ) R =0.426(Hr)十586.5 (A.6 RL=(0.8十0.1s)R 十170s一200 A.7 A;=0.46-(0.0004一0.00012s)R A.8) Z=0.96-(0.00062一0.00029S)R A.9 KU=[460-(0.59-0.29S)R.]×0.7 A.10) 式中 H 回火后硬度,单位为HRC S 火不完全度 20
GB/37435一2019 附录 B 资料性附录 防止淬火开裂和减小淖火畸变的措施 B.1防止淬火开裂的措施 防止淖火开裂的措施见表B.1 表B.1防止淬火开裂的措施 产生火开裂的原因 防止措胞 冶金因素 在保证性能和表面硬度的情况下应选择合金元素和含碳量低的材料 工件结构不合理 在工件结构设计上;降低工件截面尺寸的不均匀性和减少应力集中部位 淬火夹其具不合理 合理支撑、悬挂、结构补偿 火冷却方法不合理 预冷火、双液淬火,断续火(液-空交替淬火,分级火、等温火 冷却时间过长 缩短冷却时间 搅动不均匀 提高有效火区内的流体均匀性 人液方式不合理 选择合适的悴火冷却人液方式,见图B 在保证组织或性能的前抛下,通过介质的选择或工艺措施降低悴火冷却过程中各 火冷却介质选型 个瞬间的应力 无裂纹产生 产生裂纹 B-B 一"一 视阁4 注:箭头方向为工件人液方向,Pse是指工件表面应力集中部位 图B.1工件入液方式引起的开裂 21
GB/T37435一2019 B.2减小淬火畸变的措施 减小淬火畸变的措施见表B.2 表B.2减小淬火畸变的措施 产生淖火畸变的原因 减小悴火畸变的措施 工件结构不合理 合理支撑,悬挂,结构补偿,压液 工件转移过程中的相互碰撞或挤压 合理的淳火夹具 工件装夹过密 加大工件之间间距 介质搅动不均匀 提高有效淬火区内的流体均匀性 加热:工件完成奥氏体化温度的加热后,在低于奥氏体化温度和高于Ac 或Ae某个温度区间进行等温后再进行悴火冷却. 工艺因素 预冷;减小工件整体热量和减小其与介质之间的温差 控制浸液时间在获得要求的硬化层深度或某部位温度低于Ms点后,结束 浸液过程 介质因素 提高有效淬火区内介质温度的均匀性、用热油猝火 有条件可以选用马氏体分级悴火,硝盐等温淖火 冷却方式 22
GB/37435一2019 附录 C 资料性附录) 等效冷速试样 正方形/长方形截面(长度为无限)的等效冷速直径见表C.11,不规则形状工件的等效冷速直径见 表c.2一表c.4 表C,1油或水泽时正方形/长方形截面钢件的心部等效冷速圆棒直径 单位为毫米 厚度 宽度 10 12 16 20 25 30 40 50 60 80 100 10 10 1 13 12 13 14 17 16 14 16 19 21 20 15 17 21 24 27 25 30 l6 18 22 26 29 32 40 1 19 2 33 37 43 24 26 35 54 50 20 17 30 40 48 38 51 60 17 20 26 32 43 58 65 18 21 27 33 40 46 57 65 887 80 73 100 18 21 27 33 41 47 60 70 80 95 110 120 18 21 27 33 41 48 62 774 85 100 15 77 33 41 49 160 18 21 27 63 90 l10 130 21 27 115 200 18 33 41 49 63 79 92 140 250 18 21 27 79 120 145 33 4 49 63 93 300 18 21 27 33 4 49 63 79 93 120 150o 18 21 27 33 41 49 63 79 93 120 150 厚度 宽度 100 120 160 200 250 300 400 500 600 800 1000 100 110 120 1l5 130 16o 13o 145 175 200 140 160 190 215 250 145 170 205 240 270 255 300 150 175 215 290 320 400 150 180 230 275 320 370 430 500 150 180 235 285 340 390 480 540 23
GB/T37435一2019 表c.1(续 单位为毫米 厚度 宽度 100 120 160 200 250 300 400 500 600 800 1000 600 150 180 235 290 360 410 510 580 650 800 150 18o 235 295 370 430 550 650 730 860 1000 150 180 235 295 370 440 560 680 790 950 08o 200 15o 18o 235 295 370 440 570 700 820 02o0 170 600 150 180 235 295 370 440 570 710 850 1090 300 2000 150 180 235 295 370 440 570 720 860 1120 1350 2500 150 180 370 570 860 130 390 235 295 440 720 3000 150 180 235 295 370 440 570 720 860 1130 1410 150 180 235 295 370 440 570 720 860 1130 1410 mm×60mm 例如;截面为40 的无限长的板材的心部等效冷速直径为p51 mm 表c.2实心体的等效冷却直径 长度L的实心圆 长度L的实心六角形俐 长度L的实心方钢 长度L的实心长方形钢 当LD 当L>D 当L>D 当L>D 等效冷速直径=D 等效冷速直径=1.1D 等效冷速直径查表C.1 等效冷速直径查表C.1 当L63.5mm时,等效冷速直径为3.5D; 1.75D; 等效冷速直径选择D与D两个尺寸中较大的 如果内径d>200mm,等效冷速直径为1.5D 当L小于D时,认为是厚度为D的板材 当L小于D1时,认为是厚度为L的板材 24
GB/37435一2019 表c.4齿轮模数与等效冷速试样尺寸的关系 齿轮模数 测量有效硬化层深度的等效冷速试样尺寸 测量心部硬度与心部组织的等效冷速试样尺寸 mm mmm mmm 16×5o 632×76 5.5 5.5~10 57×130 p25×50 1017 76×180 双方协商,其直径应与半齿高处齿截面的内切圆直径大 >17 <205 p89X 致相等,而长度相当于直径的2倍3倍 25
GB/T37435一2019 附 录 D 资料性附录) 淬火冷却介质的冷却特性 D.1冷却曲线的评价方法 表D.1为冷却曲线评价方法,表D.2为几种淬火冷却介质的平均表面传热系数 表D.1冷却曲线的评价方法 评价方法 内容 蒸汽膜阶段转到沸腾阶段的时间、温度和冷却速率; 2 最大的冷却迷率c.及发生的温度T,m 冷却时间与速率参数法 在200和300的冷却速率R,R0 计算某一温度区间(600C一300C)冷却速率曲线所包围的面积来描述淖火冷却 600C~300C冷速曲线面积法 介质的冷却能力 静态悴火油的硬化能力计算公式;HP=k1十k;Tw十k,C只一k，T 式中 Tw蒸汽膜到核沸腾阶段的转折温度(特征温度) Tcp 核沸腾到对流阶段的转折温度 =3.85 对于非合金俐,式中系数为;k1=91.5;k;=1.34;k;=10.88;k，- 硬化能力(HP)法 水溶性火冷却介质的硬化能力计算公式;HP=kCR十k.CRx一k 式中 C'ee 550的冷却速率; -330 C的冷却迷率 C'RM 对于水溶性聚合物淬火剂,式中系数为;k1=3.54;k，=12.30;k;=168 表D.2几种淖火冷却介质的平均表面传热系数5 K 悴火冷却介质 介质温度/c 介质流速/m、') 平均换热系数/(w m 0.00 35 27 5.10 62 普通火油 65 0.51 3000 2000 0.00 0.25 4500 快速淖火油 60 0.51 5000 0.76 6500 0.00 5000 0.25 9000 32 0.51 11000 0.76 12000 26
GB/37435一2019 D.2几种冷却介质在不同浓度,温度和流速下的冷却特性 D.2.1静止水在不同温度时的冷却特性参数见表D.3,测量方法见GB/T30823 表D.3静态水在不同温度下的冷却特性 温度/ 23 30 40 50 60 70 80 90 100 最大冷却速度 181.0 169.2 159.3 138.3 125.5 78.2 65.4 59.3 59,1 Vnmx/('C 最大冷速下的 508.7 584.3 532.1 494.3 477.3 372.7 369.0 354.4 330.3 温度T， D.2.2笋火油在不同流速下的冷却特性见表D.4[n,测量方法见GB/T30823 表D.4火油在不同流速下的冷却特性 在300C的温度达到温度达到 温度达到 800 最大冷速 最大冷速 流速/ 冷速 600C 400 C 200 300C的 时的温度 介质 V 所需时间所需时间所需时间冷速面积 ms- (s1 1o N32油 74 554 9.2 13.5 37.5 18247 82 596 6.8 10,4 36.0 25285 0.20 13 90 619 6.5 10.0 25.3 26603 0.32 94 620 16 5.9 9.2 21.0 30008 快速悴火油 0,43 98 610 20 5.7 8.,9 19.8 30644 07 15.5 0.52 602 29 37948 5.3 7.8 89 597 28571 19.0 0.60 23 6.4 9.6 D.2.3烧二醇聚合物水溶性介质在不同浓度、温度和搅动速度下的冷却特性曲线分别见图D.1、图D.2 和图D.3门 800 800 10% 600 600 5% 20 20% 400 400 200 200 50 100 150 200 时间/s 冷速/(cs-) 图D.1婉二醇聚合物水溶性介质在不同浓度下的冷却特性曲线(介质温度30c,搅动速度.0.5m/s 心
GB/T37435一2019 I30C 20C 80o 800 50C 60o 600 40c 50cl 400 40o nd 20C 一 200 200 10 15 50 100 150 200 时间/s 冷速/(cs-) 图D.215%的炕二醇聚合物水溶性介质在不同温度下的冷却特性曲线(搅动速度0.5m/s 800 800 0.2m o 600 600 a.穆 ,林 -0.2m/s o.0m/s 400 400 " 0.4m/ 200 200 20 15O 200 10 50 00 时间/s 冷速/(s-)y 图D.315"%的烧二醇聚合物水溶性介质在不同搅动速度下的冷却特性曲线(介质温度30c) 28
GB/37435一2019 录 附 E 规范性附录 淬火冷却介质冷却能力评价 -硬度梯度法 B.1试样尺寸 硬度梯度试样尺寸见图E.1 全部倒角145",其余 R2 03通孔 10 50 入液方向 图E.1硬度梯度试样 E.2材料牌号与工艺参数 材料牌号与工艺参数见表E.1 表E.1材料牌号与工艺参数 奥氏体化温度 保温时间 转移时间 介质温度范围 参考浸液时间 悴火冷却介质类型材料牌号 mmin min 水或无机物水溶性 <2(或按照 45 850 40 设定温度士5 12 介质 约定时间 18 40Cr 850 同上 同上 有机物水溶性介质 同 上 40C" 850 淖火油 同上 同上 30 设定温度士10 42CrMo 850 材料牌号见GB/T699和GB/T3077. 允许根据火后硬度测量结果进行调整,以试样小端透和大端硬深度达到1/2半径为最佳 E.3注意事项 淬火冷却介质冷却能力评价时的注意事项 每次测试的试样数量:至少3个 a 29
GB/T37435一2019 b 硬度检测部位及检测项目;测量淬火后试样心部沿轴向的硬度 如需要,可测量几个截面的硬 度梯度 检测结果对比;将检测结果与前次的检测结果进行对比分析 c d)检测周期:每三个月检测一次或工件出现质量问题检测 30
GB/37435一2019 附录 资料性附录 螺旋桨搅拌器与介质的导流、导向和均流 F.1螺旋桨搅拌器5 F.1.1开式搅动;是指在螺旋桨外部未设置导流筒,螺旋桨周围的介质不能形成长距离的定向流动,只 能在螺旋桨附近区域形成介质的紊流运动,见图F.la) F.1.2闭式搅动;是指在螺旋桨外部设置导流筒,借助导流筒将介质传递到淬火槽内的特定区域， 见 图F.1b) 面 开式搅动 闭式搅动 a 图F.1开式搅动与闭式搅动示意图 F.2导流筒 图F.2为闭式搅动系统的导流筒,结构特点如下 将导流筒进口处做成30"锥口,减少进口处压头损失,并使流速分布均匀 a 导流筒口上部埋液深度尺寸应不小于筒直径的1/2 b 导流筒内壁加装整流片,减少涡流; c 螺旋桨伸人导流筒内的距离不应小于筒直径的1/2,该尺寸关系到人口流速分布情况 d 为了防止螺旋桨产生倾斜或抖动,可以考虑加装限位环或定位轴承; e 螺旋桨叶片与导流筒内壁应保持25mm50mm的间隙,如果要求导流筒直径尽可能小,可 另加一段外凸筒,将主筒直径减少25mm75 mmm; g 螺旋桨的埋液深度要与螺旋桨转速相配合 对于顶插式搅拌器,在某一螺旋桨旋转速率下,如 果螺旋桨的埋液深度不够,则会在搅动中有气体带人介质中,一方面在淬火冷却介质中产生气 泡影响淬火效果,另一方面在液面产生泡沫,如果在油面产生泡沫则会有发生火灾的危险,对 于聚合物类水溶性介质则会有大量的泡沫聚集在液面,甚至会溢出淬火槽 31
GB/T37435一2019 液面 上单边银R 外凸简 限位环或定位轴承 整流片 流向 图F.2闭式搅动下导流筒的结构 F.3导向及均流结构 导向:将闭式搅动导流筒中的流体或泵管路中的流体通过改变流体运动方向的方式引导到特定区 域 闭式搅动导流筒在转90"方向后流体的流动具有很强的方向性,见图F.3 流体 流体分布 导流简90”弯管郎分 图F.3流体通过90'的导流筒后的流体分布示意图 流体的均流;通过导流简和导向的方式将介质引导到悴火区的下方,在向悴火区释放介质的出口处 设置均流片,达到泽火区内介质的流速相对均匀 通过均流片的数量与角度的合理设置获得最佳均流 效果 均流效果可通过流速测量确定 图F.4为均流片的结构与位置示意图,均流片的结构与位置将 会对流场的均匀性产生大的影响 导流简 出液口 均流片I 均流片I 图F.4均流片的结构与位置示意图 32
GB/37435一2019 附 录 G 资料性附录 冷却曲线测量用的介质搅动装置 冷却曲线测量用的介质搅动装置见图G.1和图G.2 电机 动方向 图G.1采用螺旋桨搅动的装置 385 180 流量计输出端 深头导向 垂直流量测量管 可移除 速度选择 流量计输入燃 系出口 系入口 图G.2采用泵搅动的装置[ 33
GB/T37435一2019 考文献 参 [[1]康大韬,郭成熊.工程用钢的组织转变与性能图册[M].北京;机械工业出版社,1992 [[2]余柏海.计算淖透性及机械性能的非线性方程[].钢铁,1985(3);43-52. aidedmethodforsteelselectionbasedonhard [3]FiletinT,LiscieB,GalinecJ.New computer-ai ofMetals,1996,23(3);63-66. enability[].HeatTreatment nchingfailuresand [4]Luox,TotenGE.Analysisandpreventionof selectionof quen proper quenechingmediaAnOverview [J].JournalofAsTMlnternatior nal,2011,8(4);1-28. [5]机械工程学会热处理学会.热处理手册[M].4版.北京:机械工业出版社,2013 [6]陈乃录,潘健生,廖波,等.淬火油动态下换热系数的测量及计算[],热加工工艺,2002(3) 6-7. guideforealuatonofaqueous merquenehants,Reap polyn [7]AsTMD6666-04Standard proved2014 1oafCooling [8 ASTMD6482-06TestMethodforDetermination CharacteristicsofAqueous PolymerQuenchantsbyCoolingCurveAnalysiswithAgitationTensiMethod AsTMD6549-06StandardTestMethodforDetermimationofCoolingChareteristiesof [9 QuenchantsbyCoolingCurveAnalysiswithAgitation(DraytonUmit).(Reapproved20157 34

热处理冷却技术要求GB/T37435-2019：探讨材料加工中的关键问题

热处理是指对金属材料进行高温加热、保温和冷却等一系列处理过程的工艺，具有调整组织结构、提高机械性能、改善物理性质等作用。而其中的冷却技术则是热处理过程中不可或缺的一环。

在实际应用中，热处理冷却技术的质量和效果直接影响材料加工的成败。为此，国家发布了GB/T37435-2019标准，对热处理冷却技术要求进行规范，其中包括了涉及到的工艺参数、设备要求、检验方法和质量要求等方面的内容。

然而，在实际应用过程中，仍然存在一些关键问题需要引起注意。例如，在冷却技术中，不同的材料、不同的工艺参数会产生不同的效果，因此需要根据具体情况进行选择和优化。另外，在热处理过程中，若温度、保温时间等参数控制不当，则容易导致材料的变形、裂纹、表面氧化等问题。

为了解决这些问题，我们需要依靠先进的设备和科学的管理方法，确保热处理冷却技术的质量和可靠性。同时，还需要注重人才培养和技术创新，推广先进的热处理理论和技术，提高我国材料加工行业的整体水平。

总的来说，热处理冷却技术要求GB/T37435-2019的发布，标志着我国材料加工行业在技术和质量方面的不断提升和完善。相信在不久的将来，我们将能够用更加先进的技术和更加精准的方法，满足不断升级的市场需求和客户需求。

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