[发明专利]植物油在淬火工艺中降低工件变形量的应用

说明书

技术领域

本发明属于热处理技术领域，尤其涉及机械零件淬火工艺中淬火油。

背景技术

热处理变形控制一直是困扰热处理工作者的难题，也是制约我国高端装备制造业发展的瓶颈，热处理控形控性的综合技术同国外工业发达国家相比仍有巨大差距，如汽车变速箱齿轮、轴承等关键构件的变形控制。变形的影响因素有很多，如原材料、锻造工艺、预处理、机加工、热处理设备、工装、热处理工艺、淬火冷却方式等都是决定淬火变形的因素，它是一个系统性的畸变工程，有专家称其为世界性的难题。但其实就是如何有效控制“均匀性”的问题，如原材料淬透性带、锻造流线对称性、原始组织均匀性、加热及冷却均匀性等等。从淬火冷却的角度出发，淬火介质选型是否恰当是热处理变形的重要因素之一。

淬火是热处理工艺中的一道重要工序，通过淬火处理可以使金属材料的各项性能指标都能有很大的改善，充分发挥金属材料的潜力，以满足各种产品零件对金属材料的要求。工件在淬火过程中，由于处理不当，往往会发生金相组织或机械性能指标达不到要求，也可能会出现软点、变形、开裂等缺陷，这些缺陷与淬火冷却时所选用的淬火介质及冷却方法也有密切的关系。因而，在淬火冷却过程中合理的选择和正确的使用淬火介质，是保证工件淬火质量的一个重要因素。

变截面工件的淬火变形问题，相对于对称结构来说，这种复杂结构引起的变形更为突出，如半轴齿轮内花键喇叭口、后桥从动齿轮平面度变形、轴承套圈的锥度变形问题等。由于结构复杂，在加热及冷却过程中组织转变的“不同时性”更为突出，导致更为复杂的应力分布。其中选择合适的淬火介质及冷却方式，对于控制变形尤为关键。

目前关键构件绝大多数采用淬火油进行淬火冷却，相对于气淬和盐浴，油淬的变形大，同时规律性很差，导致产品的控制难度较大。因此，控制淬火变形需要充分了解油品的冷却性能，实现精确的淬火冷却控制。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种植物油在淬火工艺中降低工件变形量的应用，减少淬火变形量，降低后续矫形和精加工的成本。

为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案：植物油在淬火工艺中降低工件变形量的应用。

作为优选，所述植物油为菜籽油、大豆油、花生油或玉米油。

作为优选，植物油在淬火工艺中降低变截面环状零件变形量的应用。

作为优选，所述工件材质为碳素钢、中低碳合金钢、渗碳钢或轴承钢。

根据以上的技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下的优点：减少淬火变形量，降低后续校形和精加工的成本；有效控制变形散差，提升装配精度及服役寿命；改善生产现场的操作环境，减少对环境的污染和危害。

附图说明

图1为本发明实施例1所述主减速齿轮的结构示意图；

图2为本发明实施例1所述植物油和矿物油在淬火处理时的冷却特性曲线对比图；

图3为本发明实施例1所述植物油和矿物油在淬火处理时主减速齿轮平面度变形量曲线对比图；

图4为本发明实施例2所述轴承套圈的结构示意图；

图5为本发明实施例2所述植物油和矿物油在淬火处理时轴承套圈椭圆度变形量曲线对比图；

图6为本发明实施例2所述植物油和矿物油在淬火处理时轴承套圈锥度变形量曲线对比图；

图7为本发明实施例2所述植物油和矿物油在淬火处理时的冷却特性曲线对比图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

油在淬火过程中存在物态变化， 通常其冷却过程可分为三个阶段:蒸汽膜冷却阶段、沸腾冷却阶段、对流冷却阶段。当红热的工件浸入油中，工件表面的淬火油迅速气化，并立即在工件表面形成一层蒸汽膜，工件的热量主要通过蒸汽膜的辐射和传导来传递，此时工件冷却速度缓慢，直到工件表面所提供的热量不能足以维持蒸汽膜所需要的热量时，蒸汽膜破裂，开始进入沸腾冷却阶段。蒸汽膜阶段向沸腾阶段转变的温度，称为淬火油的特性温度。进入沸腾冷却阶段后，工件直接与淬火油接触，淬火油在工件表面产生强烈沸腾，工件的热量被油气化吸收，散热速度加快，冷却速度达到最大值。工件表面的温度迅速降低，当工件表面温度低于油的沸点时，开始进入对流冷却阶段。对流冷却阶段主要通过对流传导的方式进行，该阶段冷却速度明显下降。