GB/T 37435-2019 热处理冷却技术要求

　　ICS 25 . 200 J 36

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 37435—2019

　　热处理冷却技术要求

　　Coolingtechnicalrequirementsofheattreatment

　　2019-05-10 发布 2019-12-01 实施

　　国家市场监督管理总局中国国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 37435—2019

　　GB/T 37435—2019

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准由全国热处理标准化技术委员会(SAC/TC 75)提出并归口 。

　　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。

　　GB/T 37435—2019

　　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。

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　　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。

　　GB/T 265 石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法

　　GB/T 268 石油产品残炭测定法(康氏法)

　　GB/T 511 石油和石油产品及添加剂机械杂质测定法

　　GB/T 699 优质碳素结构钢

　　GB/T 3077 合金结构钢

　　GB/T 3536 石油产品 闪点和燃点的测定 克里夫兰开口杯法

　　GB/T 4945 石油产品和润滑剂酸值和碱值测定法(颜色指示剂法)

　　GB/T 7232 金属热处理工艺 术语

　　GB/T 7304 石油产品酸值的测定 电位滴定法

　　GB 8978 污水综合排放标准

　　GB/T 11133 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

　　GB/T 11901 水质 悬浮物的测定 重量法

　　GB/T 13324 热处理设备术语

　　GB 15735 金属热处理生产过程安全卫生要求

　　GB/T 17145 废润滑油回收与再生利用技术导则

　　GB/T 27945 . 3 热处理盐浴有害固体废物的管理 第 3 部分：无害化处理方法

　　GB/T 27946 热处理工作场所空气中有害物质的限值

　　GB/T 30822 热处理环境保护技术要求

　　GB/T 30823 测定工业淬火油冷却性能的镍合金探头试验方法

　　GB/T 32541 热处理质量控制体系

　　JB/T 4392 聚合物水溶性淬火介质测定方法

　　JB/T 4393 聚乙烯醇合成淬火剂

　　JB/T 6955 热处理常用淬火介质 技术要求

　　JB/T 7688.6 冶金起重机技术条件 第 6 部分：淬火起重机

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　　3 术语和定义

　　GB/T 7232、GB/T 13324 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　等效冷速直径 equivalentdiameterofcoolingrate

　　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 effectiveworkingzoneofquenchingtank

　　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 immersionquenching

　　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 liquidquenchingequipment

　　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 vertical(horizontal)intotheliquid

　　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 quenchingfixture

　　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 。

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　　表 1 工件的基础信息

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　　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

　　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

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　　表 3(续)

　　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

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　　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：

　　a) 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;

　　b) 对不同供应商提供的同类介质样品的冷却曲线按 GB/T 30823 方法进行测量与比较;

　　c) 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;

　　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

　　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：

　　a) 根据工件的形状与尺寸确定有效淬火冷却区的大小;

　　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;

　　c) 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;

　　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;

　　e) 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;

　　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。

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　　4 . 3 . 3 淬火夹具的选择

　　选择淬火夹具时应考虑如下问题：

　　a) 工件的入液方式;

　　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;

　　c) 工件开裂危险部位的预防措施;

　　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;

　　e) 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;

　　f) 夹具与工件接触面对工件冷却的影响。

　　4 . 4 工艺实施记录

　　工艺实施记录要求见表 6 。表中项目仅为一般要求，可视情况增减。

　　表 6 工艺实施记录内容

　　4 . 5 防止淬火开裂和减小畸变的措施

　　防止工件淬火开裂和减小畸变的措施参见附录 B。

　　4 . 6 等效冷速试样

　　4 . 6 . 1 用途

　　4 . 6 . 1 . 1 在一般情况下，可以采用等效冷速试样与工件一同进行淬火冷却处理，通过检测等效冷速试样的组织和性能(硬度、强度等)间接评价工件的性能。

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　　4 . 6 . 1 . 2 用等效冷速试样进行淬火冷却试验，通过检测等效冷速试样的组织和性能(硬度、强度等)间接验证所采用的淬火冷却介质、设备和工艺是否能满足工件性能要求。

　　4 . 6 . 2 等效冷速试样的应用

　　4 . 6 . 2 . 1 直接替代：直接将等效冷速试样的组织和性能(硬度、强度等)检测结果作为工件的检测结果。

　　4 . 6 . 2 . 2 间接替代：在等效冷速试样心部或指定部位与工件取样部位具有相同冷速的情况下，将等效冷速试样的组织和性能(硬度、强度等)作为评价工件淬火效果的参考。

　　4 . 6 . 3 等效冷速试样的材料与处理工艺

　　4 . 6 . 3 . 1 对于重要工件，要求等效冷速试样与工件具有相同的材料牌号和冶炼炉号;对于非重要工件，等效冷速试样应与工件具有相同的材料牌号。

　　4 . 6 . 3 . 2 等效冷速试样的预处理工艺、加热工艺、淬火冷却工艺、回火工艺应与工件的相同。

　　4 . 6 . 4 规则与不规则形状工件的等效冷速试样

　　4 . 6 . 4 . 1 规则与不规则形状工件的等效冷速试样尺寸参见附录 C。

　　4 . 6 . 4 . 2 可以采用数值模拟的方法确定与工件特定位置相同冷速的试样直径。

　　5 淬火冷却介质的使用要求

　　5 . 1 淬火冷却介质冷却能力的检测与评价

　　5 . 1 . 1 冷却曲线法

　　5 . 1 . 1 . 1 按照 GB/T 30823 方法测量淬火冷却介质的冷却曲线。

　　5 . 1 . 1 . 2 冷却曲线测量数据可用于对淬火冷却介质的冷却特性进行定性比较。 冷却曲线的评价方法参见附录 D 中表 D. 1 。

　　5 . 1 . 2 表面传热系数法

　　5 . 1 . 2 . 1 测量特定尺寸试样的特定部位在特定介质中的冷却曲线，采用反传热法计算试样在该介质中的表面传热系数，得到表面传热系数随试样表面温度变化的曲线。

　　5 . 1 . 2 . 2 表面传热系数随试样表面温度变化曲线主要用于工件淬火冷却的数值模拟，也可用于比较淬火冷却介质的冷却性能。

　　5 . 1 . 2 . 3 几种淬火冷却介质的平均表面传热系数参见附录 D 中表 D. 2 。

　　5 . 1 . 3 硬度梯度法

　　5 . 1 . 3 . 1 将特定材料的圆锥形试样(试样尺寸见附录 E),在设定的淬火冷却介质和搅动条件下进行浸液淬火冷却，然后检测试样心部沿轴向的硬度。

　　5 . 1 . 3 . 2 搅动条件下评价淬火冷却介质冷却能力的硬度梯度评价法见附录 E。

　　5 . 1 . 3 . 3 该方法适合对生产用淬火冷却设备和淬火冷却介质的综合冷却能力的变化情况进行对比。

　　5 . 2 淬火冷却介质性能指标的检测

　　除水之外的淬火冷却介质均应按照介质的特点对介质的性能指标、影响淬火冷却效果的指标和对安全与环保产生影响的指标等进行检测。 其方法可按照 GB/T 265、GB/T 268、GB/T 511、GB/T 3536 、 GB/T 4945 、GB/T 7304 、GB/T 11133 、GB/T 11901 、GB 15735 、GB/T 27945 . 3 、GB/T 27946 、

　　GB/T 30822、JB/T 4392、JB/T 4393、JB/T 13025 和 JB/T 13026 的要求执行。

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　　5 . 3 淬火冷却介质使用温度

　　表 7 为淬火冷却介质推荐使用温度。

　　表 7 淬火冷却介质推荐使用温度

　　5 . 4 分级和等温淬火冷却介质

　　5 . 4 . 1 马氏体分级淬火冷却介质

　　5 . 4 . 1 . 1 马氏体分级淬火冷却介质应符合 JB/ T 10457 要求。

　　5 . 4 . 1 . 2 在 95 ℃ ~230 ℃进行马氏体分级淬火时，可用热油作淬火冷却介质。 热油的最高使用温度应比油的开口闪点温度至少低 50 ℃ 。

　　5.4. 1 .3 在 160 ℃ ~ 400 ℃进行马 氏 体 分 级 淬 火 时，可 使 用 ( 50% ~60%) KNO3 + ( 37% ~50%) NaNO2 + (0~10%) NaNO3 熔盐作为冷却介质。

　　5 . 4 . 2 贝氏体等温淬火冷却介质

　　5 . 4 . 2 . 1 贝氏体等温淬火冷却介质应符合 JB/ T 10457 要求。

　　5 . 4 . 2 . 2 可用加热到 260 ℃ ~ 400 ℃ 的熔盐进行贝氏体等温淬火。 硝盐浴最高使用温度不应超过595 ℃ 。

　　5 . 4 . 2 . 3 贝氏体等温淬火可用表 8 所列的硝酸盐和亚硝酸盐混合盐作为淬火冷却介质。

　　表 8 贝氏体等温淬火用盐

　　5 . 5 淬火冷却介质的使用、维护和更换

　　5 . 5 . 1 水溶性淬火冷却介质

　　5.5. 1 . 1 水溶性淬火冷却介质应符合 JB/T 6955 和 JB/T 13025 要求。

　　5 . 5 . 1 . 2 使用和维护：

　　a) 配制淬火冷却介质时，应排净系统中的水或油，并用工业清洗剂将淬火槽、管路彻底清洗干净。

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　　b ) 通过添加消泡剂解决泡沫过多问题，通过添加杀菌剂或搅动介质减缓介质发臭。

　　c) 淬火冷却后的工件用清水或冷却介质清洗，清洗液可回收使用。

　　5 . 5 . 1 . 3 更换：

　　a) 当补充足量新淬火冷却介质也不能改善冷却性能时，应更换淬火冷却介质。

　　b ) 当添加足量杀菌剂也不能改善淬火冷却介质的发黑、发臭现象时，应更换淬火冷却介质。

　　5 . 5 . 2 淬火油

　　5 . 5 . 2 . 1 淬火油的基本要求

　　淬火油应符合 JB/T 6955 和 JB/T 13026 要求。

　　5 . 5 . 2 . 2 淬火油油温的选择和控制

　　在满足淬火要求和安全使用要求的前提下，应选择较低的油温进行淬火冷却，以延长淬火油的使用寿命。 在使用过程中，应控制油温在规定的温度范围内。

　　5 . 5 . 2 . 3 淬火油中含水量的控制

　　淬火油的含水量超过 0 . 03%或影响产品质量和使用安全时，应采用加热脱水或破乳沉降等方法进行处理。

　　5 . 5 . 2 . 4 油中杂质含量的控制

　　应定期沉淀、过滤、清理油槽及介质循环系统中的粉屑、铁锈皮、油泥、油渣等杂质。

　　5 . 5 . 2 . 5 更换指标

　　淬火油的更换指标应符合 JB/ T 13026 的要求，具体见表 9 。

　　表 9 淬火油更换指标

　　6 浸液式淬火冷却设备技术要求

　　6 . 1 基本配置

　　可根据需要配置淬火冷却介质的加热与冷却装置、介质的温度测量装置、介质的搅动装置、介质的均流装置、浸液动作的执行机构和安全与环保装置等。

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　　6 . 2 技术要求

　　6 . 2 . 1 介质冷却方式与加热方式

　　表 10 和表 11 分别列出淬火冷却介质的冷却方式与加热方式。

　　表 10 淬火冷却介质冷却方式

　　表 1 1 淬火冷却介质加热方式

　　6 . 2 . 2 温度测量装置

　　6 . 2 . 2 . 1 在淬火槽的有效淬火冷却区和非有效淬火冷却区分别安装淬火冷却介质温度传感器。

　　6 . 2 . 2 . 2 非有效淬火冷却区的温度传感器用于检测淬火冷却介质平均温度，向淬火冷却介质加热和冷却系统发送控温信号。

　　6 . 2 . 2 . 3 可根据有效淬火冷却区的尺寸考虑安装多支温度传感器，用于测量淬火冷却过程中介质温度的变化，为淬火冷却工艺生成系统提供实时淬火冷却介质的温度数据。

　　6 . 2 . 2 . 4 淬火冷却介质的温度测量与记录系统的配置按 GB/T 32541 的要求执行。

　　6 . 2 . 3 淬火冷却介质的搅动

　　6 . 2 . 3 . 1 冷却介质搅动方法见表 12 。

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　　表 12 淬火冷却介质搅动方法

　　6 . 2 . 3 . 2 螺旋桨搅拌器与介质的导流、导向、均流参见附录 F,冷却曲线测量用介质搅动装置参见附录 G。

　　6 . 2 . 3 . 3 淬火冷却介质流速的计算是根据工件的性能要求、尺寸特点、一次处理量、装夹方式和选用的淬火冷却介质类型等数据确定满足条件的介质流速范围。

　　a) 介质平均流速计算方法(有流体均流前提下)见式(1) :

　　V …………………………( 1 )

　　式中：

　　V —介质平均流速，单位为米每秒(m/s) ;

　　Q —流量，单位为立方米每小时(m3 /h) ;

　　S —淬火区域截面积，单位为平方米(m2 ) 。

　　b) 螺旋桨搅动状态的流量计算方法见式(2) :

　　Q = 60HNU

　　式中：

　　Q —流量，单位为立方米每小时(m3 /h) ;

　　H —螺距，单位为米(m) ;

　　N — 螺旋桨叶数目;

　　U —螺旋桨转速，单位为转每分(r/min) ;

　　η —效率;

　　D —螺旋桨桨叶外直径，单位为米(m) ;

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　　d —螺旋桨轴外径，单位为米(m)。

　　6 . 2 . 3 . 4 淬火冷却介质流速的测量方法见表 13 。

　　表 13 淬火冷却介质流速测量方法

　　6 . 2 . 4 有效淬火冷却区确定与评估

　　6 . 2 . 4 . 1 根据淬火冷却设备制造商提供或产品对象预设有效淬火冷却区的空间尺寸。

　　6 . 2 . 4 . 2 对预设的有效淬火冷却区进行介质流速测量。 可通过协商等方式确定空载测量或装载测量、检测点的数量和位置等。

　　6 . 2 . 4 . 3 对预设有效淬火冷却区工作空间在装载条件下进行介质温度场变化测量。 可通过协商方式确定检测点的数量和位置。

　　6 . 2 . 4 . 4 用实物工件或试样在预设的有效淬火冷却区的不同位置进行淬火冷却处理，测试处理后的性能或畸变量。

　　6 . 2 . 4 . 5 对测量结果进行评估，确定有效淬火冷却区的空间尺寸。

　　6 . 2 . 4 . 6 流场的数值模拟结果也可作为确定有效淬火冷却区的参考依据。

　　6 . 2 . 4 . 7 几种淬火冷却介质在不同浓度、温度和流速下的冷却曲线参见附录 D。

　　6 . 2 . 5 浸液动作执行机构

　　浸液动作执行机构分为升降台、淬火操作机或淬火机械手、淬火起重机和液面升降机构，其执行动作及优缺点见表 14 。

　　表 14 浸液动作执行机构

　　6 . 2 . 6 分级和等温淬火冷却设备技术条件

　　6 . 2 . 6 . 1 分级和等温淬火冷却设备应符合 JB/T 10457 的要求。

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　　6 . 2 . 6 . 2 可用管式电阻加热器加热分级淬火油槽，等温淬火设备可采用坩埚外热式或内热式电阻加热。

　　6 . 2 . 6 . 3 分级和等温淬火槽内介质的降温通常依靠槽壁与周围空气的自然换热实现。 也可将热管插入淬火槽的介质内将热量传递到热管上部，达到换热的 目的。

　　6 . 2 . 6 . 4 为使分级和等温淬火槽内的介质温度均匀和工件浸入后获得均匀的散热条件，槽内应设顶插式螺旋桨搅拌器。 螺旋桨轴线通常和液面呈 30°~60°, 目 的是使整槽熔盐得到充分搅动和工件的热量得到充分交换。

　　6 . 2 . 7 淬火冷却工艺自动执行系统

　　6 . 2 . 7 . 1 淬火冷却应是一个自动化的操作过程，若人工手动进行淬火冷却操作应有相应的安全设施和经过验证对淬火质量分散度的影响在允许范围内。

　　6 . 2 . 7 . 2 应对淬火冷却介质的初始温度与淬火冷却过程中的温度变化、搅动、液位、浓度(适用时)、悬浮物(适用时)、工件出加热炉后的转移时间(适用时)、浸液时间、工件在有效淬火冷却区的位置和安全报警等进行监控和记录。

　　7 淬火设备用辅助装置

　　7 . 1 淬火起重机

　　7 . 1 . 1 基本要求

　　淬火起重机应符合 JB/T 7688.6 要求。

　　7 . 1 . 2 安全要求

　　用于淬火冷却时的起重机应满足以下安全要求：

　　a) 应能适应油蒸汽、烟尘等有害气体侵蚀的工作环境;

　　b) 对于执行油淬任务的起重机，应具有快速下降和在事故状态下紧急松闸的机构;

　　c) 起升机构应设下行程限位装置;

　　d) 起重机快速下降时不应与其他机构同时工作;

　　e) 对于油淬，在吊钩的动滑轮处应设置防护罩，防止淬火油液喷溅;

　　f) 钢丝绳宜采用钢芯结构。

　　7 . 1 . 3 下降速度要求

　　7 . 1 . 3 . 1 起重机下降速度确定原则：

　　a) 工件入油过程中着火程度在可控范围内;

　　b) 工件的先浸液部分和后浸液部分的性能受到影响的程度在允许范围内;

　　c) 选择淬火起重机下降速度应考虑的因素见表 15 。

　　表 15 选择淬火起重机下降速度应考虑的因素

　　7 . 1 . 3 . 2 几种淬火起重机下降速度见表 16 。

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　　表 16 淬火起重机下降速度

　　7 . 1 . 4 淬火起重机定位要求

　　7 . 1 . 4 . 1 为了提高工件淬火冷却质量的可重复性，实现不同批次同种工件能在相同的淬火冷却区内淬火冷却，建议采用具有可自动精确定位功能的淬火起重机，实现起重机的大车、小车和升降吊钩的位置按照设定自动定位。

　　7 . 1 . 4 . 2 如果起重机不具有自动定位功能，人工操作应保证工件能停留在有效淬火冷却区内冷却。

　　7 . 1 . 5 起重机升降吊钩制动距离

　　起重机快速下降系统的制动距离，应控制在快速下降速度值的 1/65,最大不超过 500 mm。

　　7 . 2 淬火操作机与淬火机械手

　　7 . 2 . 1 淬火操作机应具有完成将工件由加热炉取出、下降浸液冷却和上升出液空冷等动作的功能。

　　7 . 2 . 2 淬火机械手应具有通过机械手将工件由加热炉内取出，然后在抓取状态下完成旋转、移动、下降浸液冷却和上升出液空冷等动作的功能。

　　7 . 2 . 3 满足工件对转移时间的要求。

　　7 . 2 . 4 对于油淬，要求配置具有快速下降和在事故状态下通过手动措施完成入油淬火动作的功能。

　　7 . 3 淬火夹具基本要求

　　7 . 3 . 1 多个工件同批次加热和淬火冷却时，任意两个相邻工件之间应有足够的间距，以保证任意两个相邻工件之间产生的介质热流场不发生相互干涉或对最终淬火结果的影响程度在允许的范围内。

　　7 . 3 . 2 应尽量减小随工件一起淬火冷却的夹具对工件本身的传热、性能和畸变的影响。

　　7 . 3 . 3 尽量减小随工件一起淬火冷却的夹具的质量，减少能源的损耗。

　　8 质量控制与检验

　　8 . 1 淬火冷却介质质量控制

　　8 . 1 . 1 应建立淬火冷却介质的性能定期检测、调整和记录的制度。

　　8 . 1 . 2 对新投入使用的淬火冷却介质在搅动状态下的冷却性能应进行检测，以后定期检测，对比分析淬火效果的稳定性。

　　8 . 2 浸液淬火冷却设备质量控制

　　8 . 2 . 1 浸液淬火冷却设备应符合 GB/T 32541 要求。

　　8 . 2 . 2 设备应有关键参数的控制、显示、记录和报警系统。

　　GB/T 37435—2019

　　8 . 2 . 3 设备的控制单元、仪器和仪表应根据内部规定或法定要求定期进行检定或校准，确保合格和在有效期内使用，并保存相关记录。

　　8 . 2 . 4 建立设备安全操作作业指导书、明确规定设备的操作方法和步骤，并确保操作者掌握和正确操作。

　　8 . 2 . 5 建立设备点检作业指导书，规定点检内容、点检标准、点检频次和实施人并记录保存。

　　8 . 2 . 6 建立设备预见、预防性维护程序，识别关键过程关键设备，确保设备从维护申请、实施、有效评价等整个过程处于闭环管理。 设备操作人员、维护人员应能及时发现、反馈问题并有效解决。

　　8 . 2 . 7 建立设备关键元器件的备件清单和使用寿命管理，以保证最小程度的生产中断。

　　8 . 2 . 8 为每一台淬火冷却设备建立淬火冷却效果稳定性的控制界限值，如超出界限值，应采取补救措施，并应重新校核。

　　8 . 3 淬火夹具质量控制

　　8 . 3 . 1 建立淬火夹具定期检查、分选、评审、修复或报废的管理作业指导书并实施和记录。

　　8 . 3 . 2 控制不合适淬火夹具的使用和因淬火夹具短缺导致的生产中断。

　　8 . 4 淬火冷却工艺过程控制

　　8 . 4 . 1 淬火冷却工艺过程控制应符合 GB/T 32541 要求。

　　8 . 4 . 2 根据工件特点、材料、性能要求等，制定淬火冷却工艺规范。

　　8 . 4 . 3 根据顾客要求和工艺规范建立控制管理淬火冷却介质的温度、搅动速度、液位、浓度、冷却性能和淬火冷却工艺等参数的作业指导书和作业记录等文件。

　　8 . 5 过程监视测量频次

　　8 . 5 . 1 过程监视测量频次应符合 GB/T 32541 要求。

　　8 . 5 . 2 对淬火冷却过程监视测量频次应服从顾客要求和保证产品质量，包括但不限于表 17 要求。

　　表 17 过程监视测量频次表

　　GB/T 37435—2019

　　表 17(续)

　　8 . 6 淬火冷却后工件表面检查和硬度检验

　　8 . 6 . 1 表面裂纹

　　8 . 6 . 1 . 1 对于开裂倾向高的工件，淬火冷却后应目视检查工件表面是否有裂纹。 如发现淬火裂纹，应做好标记，待回火后进行探伤检查。

　　8 . 6 . 1 . 2 对于多件装夹的淬火冷却情况，可部分抽检。

　　8 . 6 . 2 表面硬度

　　8 . 6 . 2 . 1 对于开裂倾向低的工件可以对其表面进行硬度检验。 根据硬度检验结果评估淬火冷却强度和冷却的均匀性，并作为确定回火温度的参考数据。

　　8 . 6 . 2 . 2 制定工艺时应规定淬火冷却工件的余温以不影响硬度检验结果为宜。

　　8 . 6 . 2 . 3 按照工件图样要求或工艺文件规定的部位检测硬度，该部位在去除氧化、脱碳或增碳层以及硬度压痕后应不影响工件的最终尺寸和最终质量。

　　9 安全生产与环保

　　9 . 1 安全生产要求

　　淬火冷却热处理过程中对安全生产的要求见表 18 。

　　表 18 安全生产要求

　　GB/T 37435—2019

　　表 18(续)

　　9 . 2 环保

　　9 . 2 . 1 热处理车间污染物的分类与来源、污染物的控制与排放等应按照 GB/T 30822 的要求执行，空气中有害物质的浓度应低于 GB/T 27946 规定的要求。

　　9 . 2 . 2 淬火油槽应配备油烟吸排和净化装置。

　　9 . 2 . 3 其他介质产生的挥发性气体也应配备吸排和净化装置。

　　9 . 3 废物管理

　　9 . 3 . 1 淬火水槽的废水应排放到废水处理系统中处理。

　　9 . 3 . 2 报废的水溶性淬火冷却介质，经处理符合 GB 8978 要求方可排放。

　　9 . 3 . 3 淬火油的回收与再生应按 GB/T 17145 的规定执行。

　　9 . 3 . 4 固体淬火冷却介质废物应按 GB/T 27945 . 3 的规定处理。

　　GB/T 37435—2019

　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　淬火冷却工艺制定方法 — 淬透性法(定性法)

　　A.1 制定工艺步骤

　　淬透性法制定工艺的步骤及示例见表 A. 1,计算的端淬数据见表 A. 2 。

　　表 A.1 制定工艺步骤及示例

　　表 A.2 计算的端淬数据[2]

　　A.2 求解等效端淬距离(适用的圆棒直径范围φ20 mm~φ90 mm)

　　在已知工件直径 D 和淬冷烈度 H 情况下，通过式(A. 1) ~式(A. 5)求解截面上几个特定位置相对应的等效端淬距离 E[3] 。

　　表面：

　　E …………………………( A.1 )

　　距心部 3/4R：

　　GB/T 37435—2019

　　E3/4R …………………………( A.2 )

　　距心部 1/2R：

　　E1/2R …………………………( A.3 )

　　距心部 1/4R：

　　E1/4R …………………………( A.4 )

　　心部：

　　E …………………………( A.5 )

　　式中：

　　E —等效端淬距离，单位为毫米(mm) ;

　　D — 圆棒直径，单位为毫米(mm) ;

　　R — 圆棒半径，单位为毫米(mm) ;

　　H — 淬冷烈度。

　　表 A. 3 为不同介质在不同搅动程度下的淬冷烈度。

　　表 A.3 不同介质在不同搅动程度下的淬冷烈度

　　A.3 力学性能预测

　　通过式(A. 6) ~式(A. 10)计算抗拉强度 Rm (kPa)、屈服强度 RL(kPa)、伸长率 A5(%)、断面收缩率Z(%)和冲击吸收能量 KU( J ) [3] 。

　　Rm =0.426(HT)2 + 586.5 …………………………( A.6 )

　　RL = (0.8 + 0.1S)Rm + 170S- 200 …………………………( A.7 )

　　A5 = 0.46 - (0.000 4 - 0.000 12S)Rm …………………………( A.8 )

　　Z= 0.96 - (0.000 62 - 0.000 29S)Rm …………………………( A.9 ) KU=[460 - (0.59 -0.29S)Rm ] × 0.7 ……………………( A.10 )

　　式中：

　　HT — 回火后硬度，单位为 HRC;

　　S — 淬火不完全度。

　　GB/T 37435—2019

　　附 录 B

　　(资料性附录)

　　防止淬火开裂和减小淬火畸变的措施

　　B.1 防止淬火开裂的措施

　　防止淬火开裂的措施见表 B. 1 。

　　表 B.1 防止淬火开裂的措施

　　注：箭头方向为工件入液方向，Psc是指工件表面应力集中部位。

　　图 B.1 工件入液方式引起的开裂[4]

　　GB/T 37435—2019

　　B.2 减小淬火畸变的措施

　　减小淬火畸变的措施见表 B. 2 。

　　表 B.2 减小淬火畸变的措施

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　　附 录 C

　　(资料性附录)等效冷速试样

　　正方形/长方形截面(长度为无限)的等效冷速直径见表 C. 1[1] ,不规则形状工件的等效冷速直径见

　　表 C.2~表 C.4。

　　表 C.1 油淬或水淬时正方形/长方形截面钢件的心部等效冷速圆棒直径 单位为毫米

　　GB/T 37435—2019

　　表 C.1(续) 单位为毫米

　　例如：截面为 40 mm×60 mm 的无限长的板材的心部等效冷速直径为 φ51 mm。

　　表 C.2 实心体的等效冷却直径

　　表 C.3 管材的等效冷却直径

　　GB/T 37435—2019

　　表 C.4 齿轮模数与等效冷速试样尺寸的关系

　　GB/T 37435—2019

　　附 录 D

　　(资料性附录)

　　淬火冷却介质的冷却特性

　　D.1 冷却曲线的评价方法

　　表 D. 1 为冷却曲线评价方法，表 D. 2 为几种淬火冷却介质的平均表面传热系数。

　　表 D.1 冷却曲线的评价方法

　　表 D.2 几种淬火冷却介质的平均表面传热系数[5]

　　GB/T 37435—2019

　　D.2 几种冷却介质在不同浓度、温度和流速下的冷却特性

　　D.2 . 1 静止水在不同温度时的冷却特性参数见表 D. 3,测量方法见 GB/T 30823 。

　　表 D.3 静态水在不同温度下的冷却特性

　　D.2 . 2 淬火油在不同流速下的冷却特性见表 D. 4[6] ,测量方法见 GB/T 30823 。

　　表 D.4 淬火油在不同流速下的冷却特性

　　D.2 . 3 烷二醇聚合物水溶性介质在不同浓度、温度和搅动速度下的冷却特性曲线分别见图 D. 1、图 D. 2和图 D. 3[7] 。

　　图 D.1 烷二醇聚合物水溶性介质在不同浓度下的冷却特性曲线(介质温度：30 ℃ ,搅动速度：0.5 m/s)

　　GB/T 37435—2019

　　图 D.2 15%的烷二醇聚合物水溶性介质在不同温度下的冷却特性曲线(搅动速度：0 . 5 m/s)

　　图 D.3 15%的烷二醇聚合物水溶性介质在不同搅动速度下的冷却特性曲线(介质温度：30 ℃ )

　　GB/T 37435—2019

　　附 录 E

　　(规范性附录)

　　淬火冷却介质冷却能力评价 — 硬度梯度法

　　E.1 试样尺寸

　　硬度梯度试样尺寸见图 E. 1 。

　　图 E.1 硬度梯度试样

　　E.2 材料牌号与工艺参数

　　材料牌号与工艺参数见表 E. 1 。

　　表 E.1 材料牌号与工艺参数

　　E.3 注意事项

　　淬火冷却介质冷却能力评价时的注意事项：

　　a) 每次测试的试样数量：至少 3 个 。

　　GB/T 37435—2019

　　b) 硬度检测部位及检测项 目：测量淬火后试样心部沿轴向的硬度。 如需要，可测量几个截面的硬度梯度。

　　c) 检测结果对比：将检测结果与前次的检测结果进行对比分析。

　　d) 检测周期：每三个月检测一次或工件出现质量问题检测。

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　　附 录 F

　　(资料性附录)

　　螺旋桨搅拌器与介质的导流、导向和均流

　　F.1 螺旋桨搅拌器[5]

　　F.1 . 1 开式搅动：是指在螺旋桨外部未设置导流筒，螺旋桨周围的介质不能形成长距离的定向流动，只能在螺旋桨附近区域形成介质的紊流运动，见图 F. 1a) 。

　　F.1 . 2 闭式搅动：是指在螺旋桨外部设置导流筒，借助导流筒将介质传递到淬火槽内的特定区域，见图 F.1b)。

　　a)开式搅动 b)闭式搅动

　　图 F.1 开式搅动与闭式搅动示意图

　　F.2 导流筒[5]

　　图 F. 2 为闭式搅动系统的导流筒，结构特点如下：

　　a) 将导流筒进口处做成 30°锥口，减少进口处压头损失，并使流速分布均匀;

　　b ) 导流筒口上部埋液深度尺寸应不小于筒直径的 1/2;

　　c) 导流筒内壁加装整流片，减少涡流;

　　d) 螺旋桨伸入导流筒内的距离不应小于筒直径的 1/2,该尺寸关系到入口流速分布情况;

　　e) 为了防止螺旋桨产生倾斜或抖动，可以考虑加装限位环或定位轴承;

　　f) 螺旋桨叶片与导流筒内壁应保持 25 mm~50 mm 的间隙，如果要求导流筒直径尽可能小，可另加一段外凸筒，将主筒直径减少 25 mm~75 mm;

　　g) 螺旋桨的埋液深度要与螺旋桨转速相配合。 对于顶插式搅拌器，在某一螺旋桨旋转速率下，如果螺旋桨的埋液深度不够，则会在搅动中有气体带入介质中，一方面在淬火冷却介质中产生气泡影响淬火效果，另一方面在液面产生泡沫，如果在油面产生泡沫则会有发生火灾的危险，对于聚合物类水溶性介质则会有大量的泡沫聚集在液面，甚至会溢出淬火槽。

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　　图 F.2 闭式搅动下导流筒的结构

　　F.3 导向及均流结构[5]

　　导向：将闭式搅动导流筒中的流体或泵管路中的流体通过改变流体运动方向的方式引导到特定区域 。 闭式搅动导流筒在转 90°方向后流体的流动具有很强的方向性，见图 F. 3 。

　　图 F.3 流体通过 90°的导流筒后的流体分布示意图

　　流体的均流：通过导流筒和导向的方式将介质引导到淬火区的下方，在向淬火区释放介质的出口处设置均流片，达到淬火区内介质的流速相对均匀。 通过均流片的数量与角度的合理设置获得最佳均流效果。 均流效果可通过流速测量确定。 图 F. 4 为均流片的结构与位置示意图，均流片的结构与位置将会对流场的均匀性产生大的影响。

　　图 F.4 均流片的结构与位置示意图

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　　附 录 G

　　(资料性附录)

　　冷却曲线测量用的介质搅动装置

　　冷却曲线测量用的介质搅动装置见图 G. 1 和图 G. 2 。

　　图 G.1 采用螺旋桨搅动的装置[8]

　　图 G.2 采用泵搅动的装置[9]

　　GB/T 37435—2019

　　参 考 文 献

　　[1] 康大韬，郭成熊.工程用钢的组织转变与性能图册[M] . 北京：机械工业出版社，1992 .

　　[2] 余柏海.计算淬透性及机械性能的非线性方程[J] . 钢铁，1985(3) : 43-52 .

　　[3] Filetin T, Liscic B, Galinec J.New computer-aided method for steel selection based on hard- enability[J].Heat Treatment of Metals, 1996 , 23(3) : 63-66.

　　[4] Luo X, Totten G E. Analysis and prevention of quenching failures and proper selection of quenching media: An Overview [J].Journal of ASTM International, 2011 , 8(4) : 1-28.

　　[5] 中国机械工程学会热处理学会.热处理手册[M] . 4 版.北京：机械工业出版社，2013 .

　　[6] 陈乃录，潘健生，廖波，等.淬火油动态下换热系数的测量及计算[J] . 热加工工艺，2002(3) : 6-7 .

　　[7] ASTM D6666-04 Standard guide for evaluation of aqueous polymer quenchants. (Reap- proved 2014)

　　[8] ASTM D6482-06 Test Method for Determination of Cooling Characteristics of Aqueous Polymer Quenchants by Cooling Curve Analysis with Agitation (Tensi Method)

　　[9] ASTM D6549-06 Standard Test Method for Determination of Cooling Characteristics of Quenchants by Cooling Curve Analysis with Agitation (Drayton Unit) . (Reapproved 2015)