一种确定冷速与炉内气体压力关系的方法技术

本发明专利技术公开了一种确定冷速与炉内气体压力关系的方法，包括如下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种确定冷速与炉内气体压力关系的方法


[0001]本专利技术属于热处理工艺领域，具体的
,
涉及真空热处理过程中一种确定冷速与炉内气体压力关系的方法
。

技术介绍

[0002]在热处理工艺中，包括退火
、
正火
、
淬火和回火四个基本工艺，热处理过程中的加热温度
、
保温时间以及冷却速率等因素，影响着工件的性能
。
[0003]现有技术主要是通过在真空炉壁安装热电偶来测量炉壁温度，通过时间和温度的关系得出真空炉壁附近的冷却速率，但是难以得到炉内中心处的冷却速率，与工件实际冷却速率存在偏差
。
真空热处理炉的内部是一个密封的空间，在其加热冷却过程中由于处于真空状态，其传热方式主要以热辐射为主；通入介质气体后，炉内的传热方式发生改变，主要是热辐射和热传导两种方式，随着通入气体的量增加，炉内的气压也不断增大，炉内的冷却速度也随之提高
。
不同的气体压力对应不同的冷却速率，有研究者发现，存在临界冷却速率可明显减少回火脆性现象，但是目前尚无关于气体压力与冷却速率相关的研究，且现有技术不便于控制冷却速率以减少回火脆性现象，因此，我们提出了真空热处理过程中一种确定冷速与炉内气体压力关系的方法
。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术，本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，适应现实需要，从而提供真空热处理过程中一种确定冷速与炉内气体压力关系的方法
,
以解决目前尚无关于气体压力与冷却速率相关的研究，且现有技术不便于控制冷却速率以减少回火脆性现象的问题
。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种确定冷速与炉内气体压力关系的方法，包括如下步骤：
S1、
选取若干测试样品，预处理测试样品，获得待测试样品；
S2、
将由步骤
S1
获得的待测试样品放置在真空炉中进行淬火处理；
S3、
对淬火后的待测试样品记录其初始硬度及初始残余应力，并选取气压测试点；
S4、
泵入介质气体，将待测试样品分别在不同气压下进行回火处理；
S5、
回火处理后记录介质气体的最大冷却速率
、
待测试样品的硬度和残余应力，并绘制冷却速率与硬度关系曲线和冷却速率与残余应力关系曲线；
S6、
根据冷却速率与硬度关系曲线和冷却速率与残余应力关系曲线，反推气体压力与冷却速率关系
。
[0006]进一步，所述
S1
中，选取和预处理测试样品具体步骤如下：
S11、
取
30CrMnSiA
材料，将
30CrMnSiA
材料划分成若干棒状测试样品；
S12、
计算每个棒状测试样品的
J
值，选取符合国家标准
J
值的棒状测试样品作为待测试样品；
S13、
将待测试样品置于超声清洗器中清洗干净备用
。
[0007]进一步，所述
S12
中，
J
值计算方法具体为：分别测试每个棒状测试样品的
Si、Mn、P
和
S
的重量百分含量
w
Si
％
、w
Mn
％
、w
P
％和
w
S
％，并计算每个棒状测试样品的
J
值，其中
J
＝
(w
Si
+w
Mn
)
×
(w
P
+w
S
)
×
104。
[0008]进一步，所述
S13
中，超声清洗频率为：按乙醇清洗两次
、
丙酮清洗两次和蒸馏水清洗一次的顺序，每次清洗3～8分钟的频率
。
[0009]进一步，所述
S2
中，淬火温度为
900
±
10℃
，保温时间为
46min。
[0010]进一步，所述
S3
中，气压测试点包括第一测试点
、
第二测试点
、
第三测试点
、
第四测试点
、
第五测试点和第六测试点，其中第一测试点
、
第二测试点
、
第三测试点和第四测试点均匀分布在待测试样品圆柱侧壁，第五测试点和第六测试点分别位于待测试样品的顶面和底面
。
[0011]进一步，所述
S4
中，回火处理具体步骤为：
S41、
将待测试样品分别放置在同一真空回火炉中进行保温处理；
S42、
待测试样品在回火炉中，分别在不同最大气压值的介质气体下加热至
150℃
～
250℃
；
S43、
保温处理后，取出待测试样品在空气中冷却至室温
。
[0012]进一步，所述
S41
中，回火温度为
560℃
，保温时间为
65min
；进一步，所述
S42
中，介质气体为氮气或氩气；进一步，所述
S43
中，保温处理
2h
～
4h。
[0013]本专利技术的有益效果为：对于目前尚无关于气体压力与冷却速率相关的研究，且现有技术不便于控制冷却速率以减少回火脆性现象的问题，本方案通过记录回火前测试样品的初始硬度和初始残余应力，在不同最大气压值的介质气体下进行回火处理，记录介质气体的最大冷却速率
、
测试样品的硬度和残余应力，并绘制冷却速率与硬度关系曲线和冷却速率与残余应力关系曲线，再反推气体压力与冷却速率关系，填补了关于气体压力与冷却速率相关研究的空白，且根据气体压力与冷却速率的关系，向真空炉内通入不同气压的气体来控制炉内冷却速率，便于控制工件冷却速率，得到理想的性能
。
附图说明
[0014]图1为本专利技术方法的流程示意图；图2为本专利技术的冷却速率与硬度关系曲线图；图3为本专利技术的冷却速率与残余应力关系曲线图
。
实施方式
[0015]以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明
。
应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术
。
[0016]在本申请中，需要理解的是，术语“包括
/
包含”、“由
……
组成”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品
、
设备
、
过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种确定冷速与炉内气体压力关系的方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1
选取若干测试样品，预处理测试样品，获得待测试样品；
S2、
将由步骤
S1
获得的待测试样品放置在真空炉中进行淬火处理；
S3、
对淬火后的待测试样品记录其初始硬度及初始残余应力，并选取气压测试点；
S4、
泵入介质气体，将待测试样品分别在不同气压下进行回火处理；
S5、
回火处理后记录介质气体的最大冷却速率
、
待测试样品的硬度和残余应力，并绘制冷却速率与硬度关系曲线和冷却速率与残余应力关系曲线；
S6、
根据冷却速率与硬度关系曲线和冷却速率与残余应力关系曲线，反推气体压力与冷却速率关系
。2.
根据权利要求1所述的确定冷速与炉内气体压力关系的方法，其特征在于：
S1
中，选取和预处理测试样品具体步骤如下：
S11、
取
30CrMnSiA
材料，将
30CrMnSiA
材料划分成若干棒状测试样品；
S12、
计算每个棒状测试样品的
J
值，选取符合国家标准
J
值的棒状测试样品作为待测试样品；
S13、
将待测试样品置于超声清洗器中清洗干净备用
。3.
根据权利要求2所述的确定冷速与炉内气体压力关系的方法，其特征在于：
S12
中，
J
值计算具体为：分别测试每个棒状测试样品的
Si、Mn、P
和
S
的重量百分含量
w
Si
％
、w
Mn
％
、w
P
％和
w
S
％，并计算每个棒状测试样品的
J
值，其中
J
＝
(w
Si
+w
Mn
)
×
(w
P
+w
S

【专利技术属性】
技术研发人员：李丰，周玉成，李彩虹，王琴，张海盟，李嘉成，曹玉棋，漆诚，吕晨，彭亮亮，
申请(专利权)人：江西洪都航空工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：