城池工业炉

调质工艺参数控制

在材料确定的情况下，大中型曲轴调质力学性能就完全决定于调质工艺。大中型曲轴调质包括淬火和高温回火两个阶段。调质淬火工艺有两种，一是完全淬火，二是亚温淬火。一般情况下调质工艺优先选用完全淬火，淬火温度采用Ac3+（30～50）℃，材料一旦确定，可调整范围较小。因此，最终决定曲轴淬火效果的是冷却过程。我公司从20世纪70年代开始从事大中型曲轴调质工艺开发，已具备了单液、双液及水-空交替多种淬火方式。在采用单液或双液冷却工艺时，冷却时间以分钟为计算单位，一般是参考相关经验数据结合曲轴表面余温初步确定，再根据大中型曲 轴调质力学性能的检测结果进行适当调整。采用这种方式的缺点是对大中型曲轴调质淬火的组织无预见性，试验次数多，易导致工艺开发成本高。引进水-空交替智能控时淬火槽后，曲轴淬火冷却时间以秒为计算单位，水-空交替冷却段较多，采用这种传统方式开发已无法适应新产品工艺开发的需要。即便有已成功应用的水-空交替控时淬火工艺，但已无法从每段冷却时间的简单调整预测最终的淬火效果。计算机仿真技术的应用为该问题提供了解决途径。

已经通过传统方式成功建立了某些材料的大中型曲轴调质成熟的工艺参数，而面对的新产品常常是材料和技术要求相近，但其调质状态工 序尺寸和取样部位有差异。我们可设计一个等效模拟试验进行验证。介绍了一种国外研究人员提出的模拟试验法，其基本依据是，决定锻件回火后力学性能的关键在于冷却后获得组织的性质及其分散度。而组织主要是由冷却过程所决定。因此，对于同种材料，如果奥氏体化温度相同，过冷奥氏体的冷却过程也相同，则可以认为冷却后的组织及性能相同。参照此法，采用曲轴原材料入厂复试用加长件的残样进行等效模拟试验。残样有效厚度在180～200mm，直径随曲轴光坯的大小而不同。

试验用加热温度与曲轴相同，保温时间确保完全奥氏体化即可。但是，由于残样的有效厚度基本不变，而曲轴本体有效厚度则与之不同，常常要大于残样有效厚度。因此，采用仿真获得的大中型曲轴调质工艺参数进行残样淬火，其结果当然不能代表曲轴。只能建立残样的模型，运用热处理仿真软件，通过调整前述获得的曲轴淬火工艺参数，反复优化计算其淬火冷却过程，使残样与曲轴本体对应取样部位的组织近似于大中型曲轴调质仿真计算的结果。这样，才可以获得与大中型曲轴调质效果近似的残样淬火工艺参数。由于残样是从曲轴本体上截取，所以防止了模拟试验用料淬透性不同带来的差异。残样淬火后，根据调质经验数据和产品技术要求确定残样的回火温度。残样经回火后进行力学性能检测，根据检测结果调整并确定曲轴的调质工艺参数。等效模拟试验不仅可以验证新产品大中型曲轴调质工艺的可行性，还可以在曲轴批量生产过程中进行曲轴回火温度是否适当的验证。