本發明涉及的是一種鋼鐵熱處理裝置，特別是一種高速降溫，具有強烈淬火效應的水溶液淬火的工藝設備。

背景技術：

鋼的淬火是普遍而重要的鋼材強化方法。它是將鋼加熱到臨界溫度ac3(亞共析鋼)或ac1(過共析鋼)以上溫度，保溫一段時間，使之全部或部分奧氏體化，然后以大于臨界冷卻速度的冷速快冷到ms以下(或ms附近等溫)進行馬氏體(或貝氏體)轉變的熱處理工藝。

淬火的目的是使過冷奧氏體進行馬氏體或貝氏體轉變，得到馬氏體或貝氏體組織，然后配合以不同溫度的回火，以大幅提高鋼的強度、硬度、耐磨性、疲勞強度以及韌性等，從而滿足各種機械零件和工具的使用要求。

淬火的快速冷卻過程一般是在介質中實現的，常用的介質為水，油和鹽類物質。不同介質的冷卻速度不同。按常規的理論，冷卻速度越大，工件強度和硬度越高，但開裂傾向越大。如使用水作淬火介質，比使用油作介質，得到更高的強度和硬度，但淬火應力大，工件容易變形開裂。

近年來的最新研究表明，工件淬火時的開裂傾向和冷卻速度的關系不是簡單的線性關系。隨著冷卻速度的增加，開裂傾向先增加，在350℃/s達到最高，而冷卻速度繼續增加，開裂傾向減小。這是因為在350℃/s高速冷卻條件下，工件表面層和內部收縮膨脹的組合形式發生變化，使表面層處于壓應力狀態，從而減輕開裂傾向，此即強烈淬火效應。研究表明，要獲較大的表層壓應力，冷卻速度應遵循“高溫快冷，低溫慢冷”的先快后慢的原則。

同時在高速冷卻條件下，工件的硬度、耐磨性等指標也比低速冷卻條件下大為增加。

公開號為cn106011407a；cn101693942b等專利文件中公開的技術方案于本發明同屬一個領域。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種能進一步改善疲勞性能，淬火強度高，冷卻時間和冷卻強度可調節的水溶液淬火設備。

本發明的目的是這樣實現的：

包括強烈淬火效應槽、介質池、泵、流量調節閥以及管路，所述強烈淬火效應槽安裝在可調節支架上，通過可調節支架調節強烈淬火效應槽的傾斜度、控制工件在強烈淬火效應槽中冷卻的時間，介質池位于強烈淬火效應槽的下方，泵將介質池中的介質通過管路送入強烈淬火效應槽的進口，流量調節閥設置在管路上。

本發明還可以包括：

1、強烈淬火效應槽是由內外夾層的殼體包裹形成的筒狀通道，夾層外壁為密封結構，內壁為帶孔板，淬火介質通入夾層中；強烈淬火效應槽分為上下兩半，下半部分通過介質進孔產生水墊功能。

2、介質池中間設帶孔隔板，帶孔隔板傾斜安裝，介質池內置有熱交換器，熱交換器接外部冷水。

本發明的水溶液淬火的工藝設備，用于代替淬火油的對鋼零件的淬火。淬火介質選用無機鹽的水溶液，無毒，不污染環境。

與現有技術相比，本發明的有益效果如下：

使用本發明的水溶液淬火的工藝設備，可對鋼或合金鋼零件進行淬火。淬火無死角，硬化均勻，工件的硬度和耐磨性大大增加。淬火時間和淬火強度可調控，整個冷卻過程符合“高溫快冷，低溫慢冷”的要求，增加工件外層的壓應力，增加疲勞壽命。整個系統簡單，同時水溶液比淬火油便宜，大大降低了生產成本。同時使用無機鹽水溶液做淬火介質，替代有污染的淬火油，保護環境。

公開號為cn106011407a的專利文件中，主要針對真空水冷熱處理，在淬火時，每一批工件放入吊筐組件中，處理完成后才能處理下一批，是按批次處理的，而本發明是一種常壓下熱處理設備，可連續處理由爐內出來的工件。公開號為cn106011407a的專利文件中，在淬火時，工件放入吊筐組件中，由噴頭噴水，工件與吊筐接觸的地方水不容易噴到，會形成冷卻死角，使工件產生軟點；而本發明設計了水墊功能，利用水墊作用和強烈淬火效應槽斜度配合作用使工件運動，沒有夾具和底板等能擋住水流沖擊而產生冷卻死角的運輸工具，從而淬火介質能不受阻礙的噴到工件表面各處，實現無死角的冷卻。另一個不同是本發明最后的冷卻裝置為水槽，工件在其中的冷卻速度降低了，符合強烈淬火“高溫快冷，低溫慢冷”的要求。

公告號為cn101693942b的專利文件中為一種水槽內強烈攪拌的強烈淬火系統，冷卻功能在水槽內攪拌實現，淬火各時段冷卻速度不能調節，同時沉底的零件有冷卻死角；而本發明的冷卻功能由強烈淬火效應槽噴水和水槽內冷卻兩步實現，實現“高溫快冷，低溫慢冷”的要求。

為達到好的強烈淬火效應，控制冷卻過程的時間和冷卻強度，本發明提出了水墊通道下降式的噴水型、兩段冷卻的工藝，工藝針對65mn，gcr15，9sicr等鋼材制作的小件零件的控時控強度冷卻，并依據工藝內容設計制造本發明的設備系統。本發明是控時控冷卻強度的高速淬火的設備，其特點為工藝簡單，成本低，淬火強度高，冷卻時間和冷卻強度可調節。工件表面壓應力，可進一步改善疲勞性能，適用于制造齒輪，滾道，軸承圈，彈簧等需要高硬度高強度和高疲勞壽命的零件。

附圖說明

圖1為本發明水溶液淬火的工藝設備的系統示意圖。

圖2為本發明水溶液淬火的工藝設備中強烈淬火效應水槽結構圖。

圖3為本發明水溶液淬火的工藝設備中水池結構圖。

圖4a為20crmnti鋼滲碳1h經cacl2水溶液介質淬火4s后的的試樣表層xrd衍射圖譜，圖4b為局部放大圖。

圖5為20crmnti經cacl2水溶液介質淬火不同時間后沖擊韌性隨滲碳時間的變化趨勢。

圖6為20crmnti鋼滲碳10h后經cacl2水溶液介質淬火后的硬度梯度曲線。

具體實施方式

下面結合附圖舉例對本發明作進一步描述。

結合圖1，本發明的水溶液淬火的工藝設備由以下部分組成：強烈淬火效應水槽、可調節支架2、水池3、水泵4、流量調節閥5以及管路。

強烈淬火效應水槽1放在可調節支架2上，通過調節支架，水槽的傾斜度可調節。可調節支架上帶有支架的調節系統6。通過調節水槽的傾斜度，可以調節工件在水槽中的運動速度，從而控制工件在水槽中冷卻的時間。

結合圖2，強烈淬火效應水槽由內外夾層的殼體包裹形成一個筒狀的通道。工件從通道中心通過。夾層外壁為密封結構，內壁為帶孔板，淬火介質通入夾層中，通過內壁孔板上的孔噴出。噴出的水流強烈的沖擊工件，在工件表面的產生強烈的冷卻作用，使表面高速降溫；水槽分為上水槽11、下水槽12兩半部分，下水槽通過細密的進水孔洞，產生水墊功能，避免零件接觸水槽底面，防止這一部分因接觸水槽底板而冷卻速度小，組織硬化程度低，甚至產生裂紋。水墊作用也使零件運輸過程中不需要夾具等運輸工具，冷卻無死角，全面進行強烈冷卻。

結合圖3，水池中間設帶孔隔板7，帶孔隔板保持一定斜度，利于零件向下方移動，水池內置有熱交換器8，可接外部冷水。

工件從加熱爐內取出后或運送出后，進入強烈淬火效應槽，然后向下運動，通過效應槽后，和水一起落入下方水池，工件落在隔離孔板上，移動到底部收集區的靜水區，在此繼續冷卻。在強烈淬火效應槽中，冷卻速度高；在水池中，冷卻速度較低，符合“高溫快冷，低溫慢冷”的原則。

淬火工藝為：

(1)淬火介質使用比重1.22g/cm³的cacl2水溶液，介質溫度為40℃。工件為夏比u形缺口沖擊試樣，長度55mm，橫截面為10×10(mm)，中間按規范開槽。工件材料為20crmnti鋼，成分(w％)：c0.21，si0.35，mn0.99，cr1.08，ti0.064，p0.012，s0.006；

(2)滲碳：工件經過930℃不同時間滲碳，然后油淬冷卻；

(3)淬火：工件加熱到860℃保溫15min，在本發明的水溶液淬火工藝設備中淬火，強烈淬火效應水槽的水壓力為2kg/cm²，水溫為40℃。

(4)回火：工件在180℃保溫2h。

圖4a-圖4b、5、6所示為實施實例的性能指標。由圖5和6可知，經過本發明的水溶液淬火工藝設備淬火，工件可得到高硬度和高沖擊韌性，尤其是沖擊韌性，比普通油淬火的工件高出百倍。

從上述實施例可以看出，使用本發明提供的設備處理工件，得到得到高硬度和高沖擊韌性，同時能夠用于處理多種多種形狀和材料的零件。本發明冷卻能力可調節，對零件不同部分淬火程度均勻，無死角，相對于淬火油淬火，成本降低，無污染，應用前景廣泛。