GB/T 37435-2019 热处理冷却技术要求

ICS25.200

J36

中华人民共和国国家标准

/—

GBT374352019

热处理冷却技术要求

Coolintechnicalreuirementsofheattreatment

gq

2019-05-10发布2019-12-01实施

国家市场监督管理总局

发布

中国国家标准化管理委员会

/—

GBT374352019

目次

前言…………………………Ⅰ

引言…………………………Ⅱ

1范围………………………1

2规范性引用文件…………………………1

3术语和定义………………2

4淬火冷却工艺制定与实施………………2

5淬火冷却介质的使用要求………………8

6浸液式淬火冷却设备技术要求…………10

7淬火设备用辅助装置……………………14

8质量控制与检验…………………………15

9安全生产与环保…………………………17

()———()………………

附录资料性附录淬火冷却工艺制定方法淬透性法定性法

A19

()…………

附录资料性附录防止淬火开裂和减小淬火畸变的措施

B21

()……………………

附录资料性附录等效冷速试样

C23

()………

附录资料性附录淬火冷却介质的冷却特性

D26

()———…………………

附录规范性附录淬火冷却介质冷却能力评价硬度梯度法

E29

()、……

附录资料性附录螺旋桨搅拌器与介质的导流导向和均流

F31

()………………

附录资料性附录冷却曲线测量用的介质搅动装置

G33

参考文献……………………34

/—

GBT374352019

前言

本标准按照/—给出的规则起草。

GBT1.12009

本标准由全国热处理标准化技术委员会(/)提出并归口。

SACTC75

:、、、

本标准起草单位上海交通大学北京机电研究所有限公司南京科润介质股份有限公司北京华立

、、、

精细化工公司湖北三环锻造有限公司常州新区河海热处理工程有限公司浙江双环传动机械股份有

、、、

限公司江苏丰东热处理及表面改性工程技术研究有限公司贵州航宇科技发展股份有限公司中车戚

、、

墅堰机车车辆工艺研究所有限公司西安福莱特热处理有限公司宁乡核工业热处理材料有限责任公

、、。

司山东天瑞重工有限公司山东库珀轴承技术服务有限公司

:、、、、、、、、、

本标准主要起草人陈乃录徐跃明胡小丽左训伟李俏左永平葛圣东代合平殷和平

、、、、、、、。

牛万斌史有森谢撰业杨明华杨鸿飞张福泉李永胜燕敬祥

Ⅰ

/—

GBT374352019

引言

,、、,

在热处理工艺中因工件的材料种类尺寸结构特点和性能要求等的不同会采用不同的冷却方

,,

式其中钢的浸液淬火冷却方式应用最为广泛因此本标准制定的热处理冷却技术要求仅针对钢的浸液

淬火冷却过程。

。

淬火冷却工艺的制定与实施的严格程度将直接影响工件的性能和质量分散度正确选择淬火冷却

、、,

介质淬火冷却设备淬火夹具和执行合理的淬火冷却工艺是保证工件性能的前提而对淬火冷却介质

、、、。

的成分浓度温度流速及均匀性以及淬火冷却工艺等的控制精度则决定着工件质量的分散度

、

本标准的实施将有助于保证工件的淬火冷却质量降低批量处理件的质量分散度和实现产品质量

的可追溯。

Ⅱ

/—

GBT374352019

热处理冷却技术要求

1范围

,,

本标准规定了浸液式淬火冷却工艺的制定与实施方法冷却介质的使用要求浸液式淬火冷却设备

,、、,,

技术要求淬火起重机操作机机械手与淬火夹具的技术要求质量控制与检验以及安全生产与环保

要求等。

,,

本标准适用于钢的浸液式淬火冷却不适用于非浸液式淬火冷却其他金属材料浸液式淬火冷却可

以参考本标准。

2规范性引用文件

。,

下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本文

。,()。

件凡是不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单适用于本文件

/石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法

GBT265

/()

GBT268石油产品残炭测定法康氏法

/石油和石油产品及添加剂机械杂质测定法

GBT511

/优质碳素结构钢

GBT699

/合金结构钢

GBT3077

/石油产品闪点和燃点的测定克里夫兰开口杯法

GBT3536

/()

GBT4945石油产品和润滑剂酸值和碱值测定法颜色指示剂法

/金属热处理工艺术语

GBT7232

/石油产品酸值的测定电位滴定法

GBT7304

GB8978污水综合排放标准

/、

石油产品润滑油和添加剂中水含量的测定卡尔费休库仑滴定法

GBT11133

/水质悬浮物的测定重量法

GBT11901

/热处理设备术语

GBT13324

GB15735金属热处理生产过程安全卫生要求

/废润滑油回收与再生利用技术导则

GBT17145

/:

热处理盐浴有害固体废物的管理第部分无害化处理方法

GBT27945.33

/热处理工作场所空气中有害物质的限值

GBT27946

/热处理环境保护技术要求

GBT30822

/测定工业淬火油冷却性能的镍合金探头试验方法

GBT30823

/热处理质量控制体系

GBT32541

/聚合物水溶性淬火介质测定方法

JBT4392

/聚乙烯醇合成淬火剂

JBT4393

/热处理常用淬火介质技术要求

JBT6955

/:

冶金起重机技术条件第部分淬火起重机

JBT7688.66

1

/—

GBT374352019

/液态淬火冷却设备技术条件

JBT10457

/热处理用聚烷撑二醇()水溶性淬火介质

JBT13025PAG

/热处理用油基淬火介质

JBT13026

3术语和定义

/、/界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

GBT7232GBT13324

3.1

等效冷速直径euivalentdiameterofcoolinrate

qg

,

在温度和搅动条件相同的淬火冷却介质中某一指定温度范围内以外形不规则淬火件冷速最慢的

()。

部位与圆形试样无限长心部冷速相同的原则换算出的圆形试样直径

3.2

有效淬火冷却区effectiveworkinzoneofuenchintank

gqg

淬火槽内能满足相应淬火冷却工艺要求的空间尺寸。

://

注如满足淬火冷却介质的流速范围要求和或淬火冷却介质的紊流程度要求和或淬火冷却介质的温度变化范围

要求等。

3.3

浸液式淬火冷却immersionuenchin

qg

工件全部或部分浸没在液体淬火冷却介质之中实施的淬火冷却过程。

3.4

浸液式淬火冷却设备liuiduenchineuiment

qqgqp

能够满足工件在液体淬火冷却介质中完成冷却过程的设备。

:、、、。

注液体淬火冷却介质可以是水油无机物水溶性介质有机物水溶性介质和热浴等由于该类设备的主体是用

,。

来盛放液体冷却介质的槽形装置所以该类设备通常也被称为淬火槽

3.5

/()

立式卧式入液verticalhorizontalintotheliuid

q

,/

对于长度方向尺寸远大于宽度或直径方向尺寸的工件将其长度方向与液面呈垂直平行状态的

入液。

3.6

淬火夹具uenchinfixture

qg

、、、、、。

淬火冷却过程中使用的吊具挂具夹具垫块补偿压模等的统称

4淬火冷却工艺制定与实施

4.1工件的基础信息

(、、)、(、)、(、、

用于制定转动件叶片轮盘轴等传动件齿轮轴承等主承力件飞机起落架对接螺栓承力

、)。

接头承力弹簧等等工件淬火冷却工艺时应给出的基础信息见表1

2

/—

GBT374352019

表1工件的基础信息

项目主要内容

材料牌号a

化学成分b

冶金数据

冶炼方法c

其他

ccccc

、、、、

铸造锻造热轧热挤压冷拔

成形方式

其他

a

(、、)

尺寸加工余量特殊形状壁厚差异

b

、

几何尺寸质量信息质量

其他

剩余加工余量a

是否有部位焊接a

加工情况

a

(、、、、)

工件表面状态裂纹伤痕铁锈黑皮表面粗糙度

其他

bbbbb

()、、、、

正火或正火回火完全退火球化退火去应力退火调质

+

预备热处理

其他

探伤检查b

已检测数据

其他

组织a

a

(、、)

硬度表面硬度心部硬度硬度梯度

组织与性能要求

a

()

力学性能需注明检测部位

其他

abc

、、

奥氏体化温度加热工艺加热介质

淬火加热工艺

其他

最低回火温度a

畸变量a

限定条件

是否允许校正a

其他

cccccc

、、、、、

化学热处理焊接表面处理酸洗磨削喷丸

工件的后续加工方法

其他

a

,。

重要项指制定工艺时应获取的内容

b

,。

一般项指对工艺制定有作用

c

,。

次要项对工艺制定有辅助作用

3

/—

GBT374352019

4.2淬火冷却工艺的制定

4.2.1工件淬火前工艺适用性评估

,。

工件淬火前应进行工艺适用性评估评估项目及内容见表2

表2工艺适用性评估项目

项目内容说明

、、

材料牌号计算碳当量淬透性最高淬火硬度

、、、

工件结构复杂程度截面突变与断面均匀性圆角过渡情况边角情

形状与尺寸

、、、

开裂倾向况螺纹孔易开裂部位的表面粗糙度

、、、

成形方式铸造锻造焊接冷镦等

其他—

畸变量畸变量应小于加工余量或经校正后小于加工余量

组织构成—

强度富余度—

组织与力学性能

韧度富余度—

其他—

4.2.2淬火冷却工艺应包含的内容

淬火冷却工艺应包含的内容见表3。

表3淬火冷却工艺应包含的内容

项目内容说明

淬火夹具要求畸变控制

工件进加热

多件淬火相邻工件之间间距要求冷却均匀

炉前

危险开裂部位预防措施避免开裂

转移时间的限定—

工件表面允许或要求降低的温度多件淬火应指明测量的代表工件和具体部位

工件浸液前

()—

淬火冷却介质的浓度或配比要求若有

浸液前淬火冷却介质的温度要求—

、

一次浸液工艺双介质或多介质交替控时淬火冷

具体淬火冷却工艺参数

却工艺或其他工艺

浸液过程中

淬火冷却介质允许的最高温升及控制要求—

、

有效淬火冷却区介质搅动强度要求搅动强度搅动启停时间

出液后工件表面温度测量要求多件装夹应指明测量的代表工件和具体部位

、、、

结束浸液后工件停放地点工装及停放时间停放的地点是否有支撑环境温度

表面状态检测要求裂纹观察

4

/—

GBT374352019

()

表续

3

项目内容说明

规定检测硬度的位置和检测时工件所处的温度

表面硬度检测要求

范围

结束浸液后

进入回火炉前工件的表面温度要求多件装夹应指明测量的代表工件和具体部位

淬火冷却结束和进行回火的间隔时间要求—

4.2.3淬火冷却工艺制定方法

4.2.3.1淬透性法

、、,

根据工件的端淬曲线等效端淬距离淬冷烈度和力学性能之间的关系确定的一种方法参见附

录A。

4.2.3.2数值模拟法

4.2.3.2.1数值模拟步骤

(、)

测量或收集工件基础参数奥氏体等温转变图表面传热系数等数值模拟工件淬火冷却后性

→→

能检测数值模拟模型修正。

→

4.2.3.2.2基础数据

数值模拟时所需工件的基础数据见表4。

表4数值模拟所需的工件基础数据

工件基础数据符号单位

材料化学成分——

a

/(/)——

奥氏体等温转变图奥氏体连续转变图TTTCCT曲线

b2

表面传热系数h/(·)

WmK

密度/3

km

ρg

比热容/(·)

CJkK

g

导热系数/(·)

λWmK

潜热/

LJkg

膨胀系数/

a1K

泊松比ν—

弹性模量EMPa

塑性模量h'MPa

屈服强度RLMPa

相变应变系数β

相变塑性系数/

K1MPa

a

、。

通过测量收集或利用商业软件计算获得

b

通过测量和收集获得。

5

/—

GBT374352019

4.2.3.2.3数值模拟

:。、、

前处理为数值模拟提供初始的计算对象和环境主要包括工件的三维实体造型网格剖分参数

,()。

设置预计的淬火冷却工艺参数浸液时间

:。

数值计算在模拟软件环境中通过选定的数值求解方法求解相应物理场的动态变化

:、、。

后处理以图形和动画方式输出工件淬火冷却过程中温度场组织场应力场和性能场

4.2.3.2.4数值模拟模型修正

,//

对比分析不同冷却工艺参数的数值模拟结果获取满足最终组织力学性能应力分布要求的最佳

,,,

淬火冷却工艺然后按照最佳工艺对工件进行冷却根据性能检测结果修正数值模拟模型最终确定满

足工件要求的淬火冷却工艺。

4.2.3.2.5模拟重要边界条件和要点记录

用于追溯和重复模拟结果。

、

4.3淬火冷却介质冷却设备与淬火夹具的选择

4.3.1冷却介质的选择

选配适合特定工件性能要求的淬火冷却介质时按如下步骤进行:

)要求供应商根据工件技术要求推荐淬火冷却介质种类并提供其性能指标;

a

)对不同供应商提供的同类介质样品的冷却曲线按/方法进行测量与比较;

bGBT30823

)对同类淬火冷却介质样品应比较在特定搅动条件下的冷却性能;

c

d)对同类淬火冷却介质样品的性能稳定性进行比较;

),;

e如条件允许可对实际工件进行淬火冷却比较试验

)、、、。

f对冷却介质的一次性成本消耗量寿命周期环保成本等进行评估油和聚合物介质的消耗

量可参考表5。

表5淬火冷却介质的损耗量

介质类型淬火冷却工件的介质损耗量/

1tkg

:;:;:

油大尺寸锻件小尺寸标准件齿轮

22.50.6

:()

聚合物水溶性介质小尺寸标准件0.3原液

:、、(

注实际淬火冷却介质的损耗量与工件单位质量的表面积工件表面状态炉内气氛性质保护气氛或氧化脱碳

)、、。

气氛入液与出液时工件的表面温度淬火冷却介质的温度与浓度和装夹的密集程度等相关

4.3.2冷却设备的选择

选择淬火冷却设备时应考虑以下问题:

)根据工件的形状与尺寸确定有效淬火冷却区的大小;

a

b)根据工件的性能确定搅动方式和搅动强度以及淬火冷却介质的初始温度;

)根据工件的允许畸变量确定采用立式或卧式入液方式以及淬火冷却介质流动的紊流程度;

c

d)根据淬火质量分散度要求确定淬火冷却采用人工或自动化操作方式;

)根据有效淬火冷却区的介质流速评价淬火冷却设备的冷却能力;

e

),。

f由一次淬火的工件质量确定淬火冷却介质的温升幅度最终确定参与换热的淬火冷却介质质量

6

/—

GBT374352019

4.3.3淬火夹具的选择

选择淬火夹具时应考虑如下问题:

)工件的入液方式;

a

),

b由于流场对冷却强度和畸变的影响应考虑工件立式入液情况下相邻工件之间的间距和工件

、;

卧式入液淬火情况下相邻工件之间的间距支撑垫块数量与间距

)工件开裂危险部位的预防措施;

c

),、、、;

d对于异形工件采取支撑或悬挂或补偿或模压的方式减小畸变和避免开裂

)对于带通孔的工件淬火时应防止被通孔喷出的热介质烫伤;

e

)夹具与工件接触面对工件冷却的影响。

f

4.4工艺实施记录

。,。

工艺实施记录要求见表表中项目仅为一般要求可视情况增减

6

表6工艺实施记录内容

记录项目具体内容

淬火夹具

装夹开裂危险部位的预防措施

装夹工件的数量及间距

淬火冷却介质的搅动强度及均匀性

淬火冷却设备参数工件浸液前淬火冷却介质的温度

环保及安全措施

加热炉到淬火冷却设备的转移时间

工件转移

浸液前工件的表面温度

浸液过程中淬火冷却介质的温度变化情况

/

浸液过程中的工艺执行情况浸液过程中介质搅动的起始停止时间和中间的速度转换及时间

浸液时间和双介质或多介质交替各阶段的时间

、