汽车半轴热处理工艺Word文档下载推荐.docx

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1引言

汽车半轴是汽车的重要部件之一,要求具有合理的最佳的静扭强度和抗扭转疲劳性能.是在汽车运行中承受自重和货物重量,并传递扭矩的重要零件,常采用40Cr钢制造,其产品质量直接影响着整车的性能。

40Cr钢属于亚共析钢,缓冷至室温后的显微组织为铁素体加珠光体,含有较少的合金元素,属于低淬透性合金调质钢,经适当热处理后具有较高的强度、良好的塑性和韧性,即具有良好的综合力学性能,常用于制造汽车的连杆、螺栓、传动轴及机床主轴等机械零件。

2分析

汽车半轴的加工工艺流程如下：

半轴材料采购→下料→花键加热→锻造镦花键成形→另一端加热→锻造预镦制坯→加热→半轴盘端摆辗成形→淬火→回火→校直→抛丸→铣端面钻中心孔→校正→粗车半轴法兰盘外端面和花键外圆→粗车法兰盘内端面和外圆→精车法兰端和花键外圆→铣花键→清洗→中频淬火→回火→校正→无损检测→钻半轴法兰盘孔→磨半轴法兰轴颈→精车半轴法兰内端面→抛光→清洗→打标→包装。

对于40Cr的热处理，采用预备热处理和最终热处理。

调质钢经热加工后,必须经过预备热处理来降低硬度,便于切削加工,消除热加工时造成的组织缺陷,细化晶粒,改善组织,为最终热处理做好准备。

对于40Cr钢而言,可进行正火或退火处理。

调质钢的最终热处理是淬火加高温回火。

一般可以采用较慢的冷却速度淬火,可以用油淬以避免热处理缺陷。

当强度较高时,采用较低的回火温度,反之选用较高的回火温度。

铁碳合金相图

40Cr的化学成分及临界温度见表1

从铁碳合金相图可以看出：

40Cr钢属于亚共析钢,在缓慢冷却到室温后的组织为铁素体和珠光体。

从钢的分类来看,40Cr钢属于调质钢,具有很高的强度及良好的塑性和韧性,也就是有良好的机械性能。

40Cr钢主要应用于制造业，特别是机械类制造的材料。

表1所示的是40Cr的化学成分及临界温度。

40Cr钢的热处理，各种参数都有规定，在实际操作中应注意：

（1）40Cr工件淬火后应采用油冷，40Cr钢的淬透性较好，在油中冷却能淬硬，而且工件的变形、开裂倾向小，操作者要凭经验严格掌握入水、出水的温度。

（2）40Cr工件调质后硬度仍然偏高，第二次回火温度就要增加，不然，硬度降低困难。

（3）40Cr工件高温回火后，形状复杂的在油中冷却，简单的在水中冷却，目的是避免第二类回火脆性的影响。

回火快冷后的工件，必要时再施以消除应力处理。

本文根据对40Cr钢分别采用退火、正火、淬火、不同的回火温度情况下的热处理,测定不同情况下试样的硬度与冲击韧性值。

3热处理工艺参数的选择

对40Cr钢分别采用退火、正火、淬火、不同的回火温度情况下的热处理,测定不同情况下试样的硬度与硬度值。

制定了调质热处理工艺参数，如表2所示。

表240Cr调质热处理工艺参数

4热处理工艺的制定

4.1退火工艺的制定

图1为退火及正火工艺曲线图。

加热温度:

Ac3+（30～50）℃，由此确定加热温度为850℃;

保温时间:

120min;

冷却方式:

随炉冷却。

图1　退火及正火工艺曲线图

4.2正火工艺的制定

加热温度:

Ac3+（30～50）℃,由此确定加热温度为850℃;

空冷。

4.3淬火工艺的制定

图2为淬火工艺曲线图。

80min;

冷却方式:

油冷。

图2　淬火工艺曲线图

4.4回火工艺的制定

亚共析钢的低温回火温度为150℃～300℃,但钢材的第一类回火脆性温度在250℃～400℃,由于40Cr中含有硅、锰、铬等合金元素,第一类回火脆性温度将有所增高,所以选用低温回火温度为240℃;

保温时间为60min;

采用空冷。

中温回火温度350℃～500℃,选用温度为460℃;

保温时间为50min;

高温回火温度为500℃～650℃,可选用加热温度为620℃;

保温时间60min;

540Cr热处理冲击韧性与硬度

为了检测各组试样在热处理后的硬度,对退火和正火的试样进行布氏硬度的检测，对淬火后低温回火、中温回火和高温回火的试样进行洛氏硬度的检测，对调质处理与油淬后的试样进行冲击韧性检测。

其结论如表3-表5所示。

640Cr热处理后的金相组织分析

6.1正火热处理

正火是加热、保温后在空气中冷却,其冷却速度比炉冷快,珠光体转变温度低,因此正火后获得的珠光体比退火后的珠光体更细一些,并用3%~4%硝酸酒精进行腐蚀，得到正火的金相组织应为铁素体和珠光体组织。

作用：

正火工艺作为预先热处理工艺，目的是均匀组织、细化晶粒、改善切削加工工艺性能，为最终调质做好组织准备。

40Cr正火后的金相组织示意图如图3所示。

图340Cr钢正火后的组织（4%硝酸酒精）

6.2调制处理

调质热处理是淬火加高温回火,其室温组织为回火索氏体。

淬火是为了得到马氏体组织，以便通过回火使工件获得良好的使用性能。

高温回火处理时，针对40Cr钢回火后慢冷易产生第二类回火脆性的特点，钢件回火后的冷却方式应选择油冷，而不是空冷。

钢件经油冷后，所产生的热应力小、韧性好。

经过调质处理，工件可获得综合力学性能良好的回火索氏体组织，保证了钢件的强韧性

40Cr钢没有经过热处理的组织为珠光体,并用4%硝酸酒精进行腐蚀，得到的金相组织为回火索氏体，40Cr调质热处理后的组织示意图如图4所示。

图440Cr钢调制后的组织

7结语

通过对不同热处理试样的冲击值、硬度值的检测,得到正火后40Cr试样的硬度值比退火后试样的硬度值稍微偏高,油淬试样的硬度低,同时硬度值低于40Cr调质钢;

从金相显微组织来看,正火40Cr钢的组织为铁素体和珠光体,调质热处理40Cr钢的组织为回火索氏体,因此得出40Cr钢经调质处理后有较高的硬度、强度和比较好的韧性,就是具有良好的综合机械性能。

参考文献

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