[发明专利]双介质分时淬火热处理方法

说明书

本发明公开了一种双介质分时淬火热处理方法，粗加工壳体坯料和试样坯料‑焊接整体外壳坯料‑预热、淬火加热‑一次油冷淬火‑二次水冷淬火‑回火处理‑试样加工。该热处理方法既避免材料高温水冷淬火开裂和异常变形的风险，又避免低温油冷淬透性较差和残余奥氏体含量高造成屈服强度低的风险，解决了超强超韧超厚壳体的热处理难题；热处理后的壳体应力小、未出现淬火开裂，变形小、且壳体轴线直线度小于1.0mm；本发明的热处理方法不仅可用于钻地弹壳体的热处理，也可以用于其它类似产品零件的热处理。

技术领域

本发明涉及壳体热处理技术领域，具体地指一种双介质分时淬火热处理方法。

背景技术

钻地弹从20世纪80年代起由欧洲率先研制，最初用于攻击飞机跑道，由飞机挂载。随着航天防务技术的快速发展，钻地弹已发展为反跑道、反地面掩体和反地下坚固设施等各种类型，可分为巡航导弹型钻地弹、弹道导弹型钻地弹、机载精确制导航空炸弹型钻地弹等。钻地弹采用整体式动能侵彻战斗部，在弹道末段被加速到超声速，依靠飞行动能侵彻到地下坚硬目标或坚固掩体内，对其内设施和人员进行毁伤。

先进的超大型钻地弹动能侵彻壳体采用32SiMnCrNi5Mo VA超高强度钢材料，热处理后要求抗拉强度≥1730MPa，屈服强度≥1350MPa，延伸率≥8％，冲击韧性≥75J/cm²，弹尖部分为实心结构，直径大于350mm(见附图1)，产品设计要求心部性能也不能低于材料标准要求的性能指标。对于含镍量5％左右的超高强度钢，降低了马氏体组织的相变温度(Ms)，在特定条件的淬火+回火热处理后，残余奥氏体水平较高，降低了材料的屈服强度，曲强比在0.4～0.6之间，要严格保证超强超韧超厚壳体的抗拉强度、屈服强度、延伸率、冲击韧性和淬透性等热处理性能，难度极大。

发明内容

本发明的目的就是要针上述技术的不足，提供了一种既能避免材料高温水冷淬火开裂和异常变形风险、又能避免低温油冷淬火淬透性较差和残余奥氏体含量高造成屈服强度低风险的双介质分时淬火热处理方法。

为实现上述目的，本发明所设计的双介质分时淬火热处理方法，包括如下步骤：

1)粗加工壳体坯料和试样坯料

将圆柱体原材料粗加工壳体坯料和试样坯料，其中，壳体坯料的头部有精车工艺夹头，壳体坯料的尾部有用于焊接热处理吊装工具的焊接夹头，壳体坯料的内外型面单边留有精加工余量，保证壳体坯料有良好的淬透性、合适的精加工余量和良好的精加工效率；

2)焊接整体外壳坯料

将试样坯料点焊在外壳坯料头部精车工艺夹头的端面上，将吊装工具焊接在外壳坯料尾部焊接夹头的端面上形成整体外壳坯料；

3)预热、淬火加热

将步骤2)中的整体外壳坯料放入加热炉中进行预热，以减少温度梯度，预热温度590～610℃、保温时间110～130min；预热后进行连续淬火加热，加热温度880～920℃、保温时间200～240min；

4)一次油冷淬火

整体外壳坯料淬火加热后进行一次油冷淬火，控制整体外壳坯料从加热炉到淬火油槽转移时间≤150s、控制淬火油油温≤36℃、控制一次油冷淬火冷却时间50～60min；利用淬火油介质较低的冷却速度避免整体外壳坯料高温水冷淬火因冷却速度过快有过量的淬火变形和淬火裂纹；

5)二次水冷淬火

整体外壳坯料一次油冷淬火后进行二次水冷淬火，控制整体外壳坯料从淬火油槽到淬火水槽转移时间≤30s、控制淬火水水温≤30℃、控制二次水冷淬火冷却时间50～70min；利用淬火水介质较高的冷却速度避免整体外壳坯料低温油冷淬火因冷却速度过低有过量的残余奥氏体组织而造成屈服强度较低；

6)回火处理