阅读说明：本技术 一种低碳中合金、高合金渗碳钢渗碳淬火方法 (Carburizing and quenching method for low-carbon medium-alloy and high-alloy carburizing steel ) 是由 刘根 王文昭 刘志琦 于 2020-06-16 设计创作，主要内容包括：本发明属于合金渗碳钢加工生产技术领域,具体的说是一种低碳中合金、高合金渗碳钢渗碳淬火方法,通过该方法中所使用的淬火炉,包括壳体、淬火罐和螺旋加热线圈；所述壳体的上表面开设有安装槽；所述安装槽的槽底固连有淬火罐；所述淬火罐的上表面开设有盛放槽；所述壳体的左侧侧面位置固连有固定板；所述固定板的右侧侧面于淬火罐的正上方位置固连有螺旋加热线圈；通过本发明有效的实现了小工件产品的快速均匀加热,同时可以实现多个小工件同步进行淬火,淬火效率较高,避免对工件的表面加热强而在内部很弱,到心部接近于零的问题,通过联动的转动盘可以对淬火介质进行搅动,减少淬火介质的局部快速升温现象。(The invention belongs to the technical field of alloy carburizing steel processing production, in particular to a carburizing and quenching method for low-carbon medium-alloy and high-alloy carburizing steel, wherein a quenching furnace used in the method comprises a shell, a quenching tank and a spiral heating coil; the upper surface of the shell is provided with a mounting groove; the bottom of the mounting groove is fixedly connected with a quenching tank; the upper surface of the quenching tank is provided with a containing groove; a fixed plate is fixedly connected to the left side face of the shell; a spiral heating coil is fixedly connected to the right side surface of the fixed plate at a position right above the quenching tank; the invention effectively realizes the rapid and uniform heating of small workpiece products, simultaneously can realize the synchronous quenching of a plurality of small workpieces, has higher quenching efficiency, avoids the problems that the surfaces of the workpieces are heated strongly and the inner parts are weak and the center part is close to zero, can stir the quenching medium through the linked rotating disc, and reduces the local rapid temperature rise phenomenon of the quenching medium.)

一种低碳中合金、高合金渗碳钢渗碳淬火方法

技术领域

本发明属于合金渗碳钢加工生产技术领域，具体的说是一种低碳中合金、高合金渗碳钢渗碳淬火方法。

背景技术

钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3亚共析钢或Ac1过共析钢以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下或Ms附近等温进行马氏体或贝氏体转变的热处理工艺，通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺称为淬火。

根据CN104109738B一种中碳高淬透性合金调质钢的淬火方法，现有技术的高频淬火设备，通过上方的螺旋加热线圈对工件进行加热，然后再将加热后的工件放入到底部的淬火介质内部，以此实现对工件的淬火，我们知道通过向螺旋加热线圈的内部导入交变电流，通过交变电流产生的交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流，这种感应电流在工件的分布是不均匀的，在工件的表面强而在内部很弱，到心部接近于零，对于大部分需要淬火的工件来说，需要对工件进行整体的均匀加热，避免工件淬火效果不均，且对于小工件来说，每次只是进行单个淬火效率较低等问题。

鉴于此，为了克服上述技术问题，本公司设计研发了一种低碳中合金、高合金渗碳钢渗碳淬火方法，采用了特殊的淬火炉，解决了上述技术问题。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，解决现有技术的高频淬火设备，通过上方的螺旋加热线圈对工件进行加热，然后再将加热后的工件放入到底部的淬火介质内部，以此实现对工件的淬火，我们知道通过向螺旋加热线圈的内部导入交变电流，通过交变电流产生的交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流，这种感应电流在工件的分布是不均匀的，在工件的表面强而在内部很弱，到心部接近于零，对于大部分需要淬火的工件来说，需要对工件进行整体的均匀加热，避免工件淬火效果不均，且对于小工件来说，每次只是进行单个淬火效率较低等问题，本发明提出一种低碳中合金、高合金渗碳钢渗碳淬火方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种低碳中合金、高合金渗碳钢渗碳淬火方法，该方法包括以下步骤：

S1：首先将低碳中合金、高合金渗碳钢工件装入淬火炉的加热板上，短时间内将该工件快速的升温至700±50℃，保温1-2min；通过将渗碳钢工件装入到淬火炉，通过淬火炉内的高频淬火设备可以对渗碳钢工件进行快速的加热；

S2：经S1处理后，炉温升至临界点Ac3+30～80℃的温度后，保温T分钟，其中，T＝KD，K为0.8～1.2min/mm，D为工件的有效厚度；根据工件的有效厚度情况，对不同情况的工件对应性加热，以此实现工件更为有效的淬火效果；

S3：经S1处理后，将工件浸入淬火炉的淬火介质中，淬火介质为5-15wt％的NaCl水溶液或2-25wt％的PAG淬火液，用转动盘搅拌淬火介质；通过淬火炉底部设置的转动盘，通过转动盘的转动，可以对淬火炉内的淬火介质进行搅动，避免只有渗碳钢工件附近的淬火介质局部升温，使得淬火介质的温度均匀性更高，淬火效果更优；

S4：同时通过喷头不断的向工件上方喷入淬火介质，使得工件温度在短时间内快速冷却至50-250℃后取出，即得到淬火后的成品合金渗碳钢；通过喷头不断的向工件附近喷入淬火介质，以此增加工件冷却的速度，提高淬火的效果；

其中S1中所使用的淬火炉，包括壳体、淬火罐和螺旋加热线圈；所述壳体为长方体结构设计；所述壳体的上表面开设有安装槽；所述安装槽的槽底固连有淬火罐；所述淬火罐的内弧面靠近淬火罐的上表面位置固连有一圈均匀布置的喷头；所述淬火罐的上表面开设有盛放槽；所述壳体的左侧侧面位置固连有固定板；所述固定板的右侧侧面于淬火罐的正上方位置固连有螺旋加热线圈；所述壳体的下表面于其下表面的四个顶角位置均固连有支脚；所述壳体的下表面于淬火罐的轴线位置固连有电机；所述淬火罐和壳体的下表面于电机位置共同开设有同一个转动孔；所述转动孔的内部转动连接有转动盘，且转动盘的下表面与电机的输出轴之间固定连接；所述转动盘的上表面固连有固定块；所述固定块的内部开设有空腔；所述空腔的内部固连有伸缩缸，且伸缩缸的活塞杆穿过固定块并延伸至固定块的上方位置；所述固定块的上方套接有密封扣罐，且密封扣罐与伸缩缸的活塞杆之间固定连接；所述密封扣罐的上表面固连有连接轴；所述连接轴的上表面固连有加热板；所述加热板的上表面靠近加热板的外弧面位置开设有一圈均匀布置的固定槽；所述固定槽的内部均固连有合金渗碳钢；工作时，在对工件进行高频淬火时，会使用到高频淬火设备，现有技术的高频淬火设备，通过上方的螺旋加热线圈对工件进行加热，然后再将加热后的工件放入到底部的淬火介质内部，以此实现对工件的淬火，我们知道通过向螺旋加热线圈的内部导入交变电流，通过交变电流产生的交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流，这种感应电流在工件的分布是不均匀的，在工件的表面强而在内部很弱，到心部接近于零，对于大部分需要淬火的工件来说，需要对工件进行整体的均匀加热，避免工件淬火效果不均，且对于小工件来说，每次只是进行单个淬火效率较低等问题，通过本发明的一种低碳中合金、高合金渗碳钢渗碳淬火方法，通过该方法中所使用的淬火炉，首先将工件置于淬火炉加热板的固定槽内，然后伸缩缸的活塞杆向下收缩，进而带动加热板以及加热板表面的工件均运动到螺旋加热线圈位置，然后启动电机，电机带动转动盘转动，转动盘带动固定块转动，固定块带动密封扣罐转动，密封扣罐带动连接轴转动，最终连接轴会带动加热板转动，通过加热板以及加热板固定槽内的工件，可以形成完整的涡流通道，由于工件均设置于靠近加热板的外边缘位置，经过该位置的感应电流强度较高，工件的加热效率较高，且工件各部位均远离加热板的轴线位置，不会出现工件局部加热不足的问题，完成工件加热后，即通过伸缩缸的伸缩，实现将工件所在的加热盘整体导入到淬火介质的内部，实现工件的快速降温，配合转动盘转动，对淬火介质进行有效的搅拌，通过本发明的一种低碳中合金、高合金渗碳钢渗碳淬火方法，通过该方法中所使用的淬火炉有效的实现了小工件产品的快速均匀加热，同时可以实现多个小工件同步进行淬火，淬火效率较高，避免对工件的表面加热强而在内部很弱，到心部接近于零的问题，通过联动的转动盘可以对淬火介质进行搅动，减少淬火介质的局部快速升温现象。

优选的，所述加热板于固定槽位置均开设有限位槽，且限位槽均位于对应固定槽同一转动方向的一侧侧面位置；所述限位槽的内部均滑动连接有限位块，且限位块为耐高温导电材料设计；工作时，通过设置限位块，当加热板在转动时，加热板表面的限位块会由于离心力的作用会在限位槽的内部滑动，进而使得工件与限位块之间相互贴合，避免工件大小不同或工件产品尺寸偏差较大从而导致工件与加热板之间无法完全贴合，进而影响电流的导通。

优选的，所述加热板的内部于限位槽位置均开设有导槽，且导槽均位于限位槽与加热板的轴线之间位置；所述导槽的内部均设有顶块；所述顶块和导槽靠近加热板轴线的一侧侧面位置均固连有弹簧；工作时，当限位块在对应限位槽内的移动，限位块对工件进行固定后，限位块与限位块所在加热板的圆切线位置表面无法有效的接触，这也会对感应涡流产生影响，为了解决该问题，通过设置顶块，当加热板转动后，加热板内部的顶块会由于离心力的作用通过导槽划入限位槽的内部，实现对限位槽内限位块与加热板侧面的完全接触连接，完成工件的淬火后，可以通过设置弹簧，自动将顶块拉回导槽的内部。

优选的，所述加热板的上表面靠近加热板的轴线位置开设有均匀布置的限涡孔，且限涡孔均上下贯通；工作时，通过在加热板靠近其轴线位置开设均匀布置的限涡孔，通过限窝孔可以对加热板进行分割，避免加热板靠近其轴线位置形成完整的环状通道，避免加热板靠近其轴线位置涡流产热现象，减少能量大量的损失问题，同时也避免反复的温度变化对加热板结构的损坏。

优选的，所述加热板于导槽所在的环状带位置为优质云母板材料设计，且该云母板由云母纸与有机硅胶水粘合、加温和压制制得；工作时，通过将加热板于导槽所在的环状带位置为优质云母板材料设计，通过云母板耐高温隔热性能，可以减少工件加热后热量快速向外散失问题，避免弹簧所在导槽位置温度过高，进而导致弹簧弹性失效，通过云母板为非导电材料，可以完全避免云母板位置产生感应涡流现象，节省能源。

优选的，所述云母板的表面于导槽位置均开设有上下贯通的导孔，且导孔均位于靠近加热板的轴线位置；工作时，通过在云母板于导槽位置开设导孔，当对工件通过淬火介质进行快速降温时，淬火介质可以通过导孔进入到导槽的内部，实现对导槽内部弹簧的快速有效降温，通过淬火介质进入到导槽的内部，工件加热时，残留在导槽内部的淬火介质挥发也会带走大量的热量，进一步降低高温对弹簧弹性性能的影响。

本发明的有益效果如下：

1.本发明所述的一种低碳中合金、高合金渗碳钢渗碳淬火方法，该方法中所使用的淬火炉，通过设置壳体、淬火罐和螺旋加热线圈，有效的实现了小工件产品的快速均匀加热，同时可以实现多个小工件同步进行淬火，淬火效率较高，避免对工件的表面加热强而在内部很弱，到心部接近于零的问题，通过联动的转动盘可以对淬火介质进行搅动，减少淬火介质的局部快速升温现象。

2.本发明所述的一种低碳中合金、高合金渗碳钢渗碳淬火方法，该方法中所使用的淬火炉，通过设置限位块、顶块和弹簧，当加热板转动后，加热板内部的顶块会由于离心力的作用通过导槽划入限位槽的内部，实现对限位槽内限位块与加热板侧面的完全接触连接，完成工件的淬火后，可以通过设置弹簧，自动将顶块拉回导槽的内部。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的方法流程图；

图2是本发明所使用的淬火炉的外观图；

图3是本发明所使用的淬火炉的俯视图；

图4是图3中A-A处的截面视图；

图5是本发明所使用的淬火炉的加热盘所在部件的立体图；

图6是本发明所使用的淬火炉的加热盘所在部件的剖视图；

图中：壳体1、喷头11、固定板12、支脚13、淬火罐2、电机21、转动盘22、固定块23、伸缩缸24、密封扣罐25、连接轴26、螺旋加热线圈3、加热板31、合金渗碳钢32、限位块33、顶块34、弹簧35、限涡孔36、云母板37、导孔38。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图6所示，本发明所述的一种低碳中合金、高合金渗碳钢渗碳淬火方法，该方法包括以下步骤：

S1：首先将低碳中合金、高合金渗碳钢32工件装入淬火炉的加热板31上，短时间内将该工件快速的升温至700±50℃，保温1-2min；通过将渗碳钢工件装入到淬火炉，通过淬火炉内的高频淬火设备可以对渗碳钢工件进行快速的加热；

S2：经S1处理后，炉温升至临界点Ac3+30～80℃的温度后，保温T分钟，其中，T＝KD，K为0.8～1.2min/mm，D为工件的有效厚度；根据工件的有效厚度情况，对不同情况的工件对应性加热，以此实现工件更为有效的淬火效果；

S3：经S1处理后，将工件浸入淬火炉的淬火介质中，淬火介质为5-15wt％的NaCl水溶液或2-25wt％的PAG淬火液，用转动盘22搅拌淬火介质；通过淬火炉底部设置的转动盘22，通过转动盘22的转动，可以对淬火炉内的淬火介质进行搅动，避免只有渗碳钢工件附近的淬火介质局部升温，使得淬火介质的温度均匀性更高，淬火效果更优；

S4：同时通过喷头11不断的向工件上方喷入淬火介质，使得工件温度在短时间内快速冷却至50-250℃后取出，即得到淬火后的成品合金渗碳钢32；通过喷头11不断的向工件附近喷入淬火介质，以此增加工件冷却的速度，提高淬火的效果；

其中S1中所使用的淬火炉，包括壳体1、淬火罐2和螺旋加热线圈3；所述壳体1为长方体结构设计；所述壳体1的上表面开设有安装槽；所述安装槽的槽底固连有淬火罐2；所述淬火罐2的内弧面靠近淬火罐2的上表面位置固连有一圈均匀布置的喷头11；所述淬火罐2的上表面开设有盛放槽；所述壳体1的左侧侧面位置固连有固定板12；所述固定板12的右侧侧面于淬火罐2的正上方位置固连有螺旋加热线圈3；所述壳体1的下表面于其下表面的四个顶角位置均固连有支脚13；所述壳体1的下表面于淬火罐2的轴线位置固连有电机21；所述淬火罐2和壳体1的下表面于电机21位置共同开设有同一个转动孔；所述转动孔的内部转动连接有转动盘22，且转动盘22的下表面与电机21的输出轴之间固定连接；所述转动盘22的上表面固连有固定块23；所述固定块23的内部开设有空腔；所述空腔的内部固连有伸缩缸24，且伸缩缸24的活塞杆穿过固定块23并延伸至固定块23的上方位置；所述固定块23的上方套接有密封扣罐25，且密封扣罐25与伸缩缸24的活塞杆之间固定连接；所述密封扣罐25的上表面固连有连接轴26；所述连接轴26的上表面固连有加热板31；所述加热板31的上表面靠近加热板31的外弧面位置开设有一圈均匀布置的固定槽；所述固定槽的内部均固连有合金渗碳钢32；工作时，在对工件进行高频淬火时，会使用到高频淬火设备，现有技术的高频淬火设备，通过上方的螺旋加热线圈3对工件进行加热，然后再将加热后的工件放入到底部的淬火介质内部，以此实现对工件的淬火，我们知道通过向螺旋加热线圈3的内部导入交变电流，通过交变电流产生的交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流，这种感应电流在工件的分布是不均匀的，在工件的表面强而在内部很弱，到心部接近于零，对于大部分需要淬火的工件来说，需要对工件进行整体的均匀加热，避免工件淬火效果不均，且对于小工件来说，每次只是进行单个淬火效率较低等问题，通过本发明的一种低碳中合金、高合金渗碳钢渗碳淬火方法，通过该方法中所使用的淬火炉，首先将工件置于淬火炉加热板31的固定槽内，然后伸缩缸24的活塞杆向下收缩，进而带动加热板31以及加热板31表面的工件均运动到螺旋加热线圈3位置，然后启动电机21，电机21带动转动盘22转动，转动盘22带动固定块23转动，固定块23带动密封扣罐25转动，密封扣罐25带动连接轴26转动，最终连接轴26会带动加热板31转动，通过加热板31以及加热板31固定槽内的工件，可以形成完整的涡流通道，由于工件均设置于靠近加热板31的外边缘位置，经过该位置的感应电流强度较高，工件的加热效率较高，且工件各部位均远离加热板31的轴线位置，不会出现工件局部加热不足的问题，完成工件加热后，即通过伸缩缸24的伸缩，实现将工件所在的加热盘整体导入到淬火介质的内部，实现工件的快速降温，配合转动盘22转动，对淬火介质进行有效的搅拌，通过本发明的一种低碳中合金、高合金渗碳钢渗碳淬火方法，通过该方法中所使用的淬火炉有效的实现了小工件产品的快速均匀加热，同时可以实现多个小工件同步进行淬火，淬火效率较高，避免对工件的表面加热强而在内部很弱，到心部接近于零的问题，通过联动的转动盘22可以对淬火介质进行搅动，减少淬火介质的局部快速升温现象。

作为本发明的一种实施方式，所述加热板31于固定槽位置均开设有限位槽，且限位槽均位于对应固定槽同一转动方向的一侧侧面位置；所述限位槽的内部均滑动连接有限位块33，且限位块33为耐高温导电材料设计；工作时，通过设置限位块33，当加热板31在转动时，加热板31表面的限位块33会由于离心力的作用会在限位槽的内部滑动，进而使得工件与限位块33之间相互贴合，避免工件大小不同或工件产品尺寸偏差较大从而导致工件与加热板31之间无法完全贴合，进而影响电流的导通。

作为本发明的一种实施方式，所述加热板31的内部于限位槽位置均开设有导槽，且导槽均位于限位槽与加热板31的轴线之间位置；所述导槽的内部均设有顶块34；所述顶块34和导槽靠近加热板31轴线的一侧侧面位置均固连有弹簧35；工作时，当限位块33在对应限位槽内的移动，限位块33对工件进行固定后，限位块33与限位块33所在加热板31的圆切线位置表面无法有效的接触，这也会对感应涡流产生影响，为了解决该问题，通过设置顶块34，当加热板31转动后，加热板31内部的顶块34会由于离心力的作用通过导槽划入限位槽的内部，实现对限位槽内限位块33与加热板31侧面的完全接触连接，完成工件的淬火后，可以通过设置弹簧35，自动将顶块34拉回导槽的内部。

作为本发明的一种实施方式，所述加热板31的上表面靠近加热板31的轴线位置开设有均匀布置的限涡孔36，且限涡孔36均上下贯通；工作时，通过在加热板31靠近其轴线位置开设均匀布置的限涡孔36，通过限窝孔可以对加热板31进行分割，避免加热板31靠近其轴线位置形成完整的环状通道，避免加热板31靠近其轴线位置涡流产热现象，减少能量大量的损失问题，同时也避免反复的温度变化对加热板31结构的损坏。

作为本发明的一种实施方式，所述加热板31于导槽所在的环状带位置为优质云母板37材料设计，且该云母板37由云母纸与有机硅胶水粘合、加温和压制制得；工作时，通过将加热板31于导槽所在的环状带位置为优质云母板37材料设计，通过云母板37耐高温隔热性能，可以减少工件加热后热量快速向外散失问题，避免弹簧35所在导槽位置温度过高，进而导致弹簧35弹性失效，通过云母板37为非导电材料，可以完全避免云母板37位置产生感应涡流现象，节省能源。

作为本发明的一种实施方式，所述云母板37的表面于导槽位置均开设有上下贯通的导孔38，且导孔38均位于靠近加热板31的轴线位置；工作时，通过在云母板37于导槽位置开设导孔38，当对工件通过淬火介质进行快速降温时，淬火介质可以通过导孔38进入到导槽的内部，实现对导槽内部弹簧35的快速有效降温，通过淬火介质进入到导槽的内部，工件加热时，残留在导槽内部的淬火介质挥发也会带走大量的热量，进一步降低高温对弹簧35弹性性能的影响。

具体工作流程如下：

工作时，首先将工件置于淬火炉加热板31的固定槽内，然后伸缩缸24的活塞杆向下收缩，进而带动加热板31以及加热板31表面的工件均运动到螺旋加热线圈3位置，然后启动电机21，电机21带动转动盘22转动，转动盘22带动固定块23转动，固定块23带动密封扣罐25转动，密封扣罐25带动连接轴26转动，最终连接轴26会带动加热板31转动，通过加热板31以及加热板31固定槽内的工件，可以形成完整的涡流通道，由于工件均设置于靠近加热板31的外边缘位置，经过该位置的感应电流强度较高，工件的加热效率较高，且工件各部位均远离加热板31的轴线位置，不会出现工件局部加热不足的问题，完成工件加热后，即通过伸缩缸24的伸缩，实现将工件所在的加热盘整体导入到淬火介质的内部，实现工件的快速降温，配合转动盘22转动，对淬火介质进行有效的搅拌；通过设置限位块33，当加热板31在转动时，加热板31表面的限位块33会由于离心力的作用会在限位槽的内部滑动，进而使得工件与限位块33之间相互贴合，避免工件大小不同或工件产品尺寸偏差较大从而导致工件与加热板31之间无法完全贴合，进而影响电流的导通；通过设置顶块34，当加热板31转动后，加热板31内部的顶块34会由于离心力的作用通过导槽划入限位槽的内部，实现对限位槽内限位块33与加热板31侧面的完全接触连接，完成工件的淬火后，可以通过设置弹簧35，自动将顶块34拉回导槽的内部；通过在加热板31靠近其轴线位置开设均匀布置的限涡孔36，通过限窝孔可以对加热板31进行分割，避免加热板31靠近其轴线位置形成完整的环状通道，避免加热板31靠近其轴线位置涡流产热现象，减少能量大量的损失问题，同时也避免反复的温度变化对加热板31结构的损坏；通过将加热板31于导槽所在的环状带位置为优质云母板37材料设计，通过云母板37耐高温隔热性能，可以减少工件加热后热量快速向外散失问题，避免弹簧35所在导槽位置温度过高，进而导致弹簧35弹性失效，通过云母板37为非导电材料，可以完全避免云母板37位置产生感应涡流现象，节省能源；通过在云母板37于导槽位置开设导孔38，当对工件通过淬火介质进行快速降温时，淬火介质可以通过导孔38进入到导槽的内部，实现对导槽内部弹簧35的快速有效降温。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。