汽车半轴的淬火、冷却、退火等热处理工艺

日期:2018-11-21 / 浏览: 次 / 来源:郑州高氏

汽车半轴的淬火、冷却、退火等热处理工艺

半轴是汽车后桥受扭矩及一定冲击力的重要结构件,是传递动力的主要部件之一。提高半轴的使用寿命成了人们普遍关注的问题。而感应淬火是提高零件使用寿命的表面强化技术。而半轴的整体表面淬火技术的出现,提高了半轴的生产效率又节约了能源。今天,郑州高氏就简单的介绍下汽车半轴的热处理工艺及水温汽车半轴淬火质量的影响。

(1)冷却方法的选用和校直

半轴在热处理过程中发生的淬火裂纹和早期的疲劳断裂,经分析多半与盘部和杆连接处存在大量的网(块)状铁素体有关,此处硬度低。一般是由淬火工艺不良、操作不当造成的,盘部入水时间过早或离水面太近,淬火后的应力过大,产生淬火裂纹;淬火时盘部离水面过远,盘部和杆连接处产生强度和硬度低的铁素体组织,将造成半轴的早期疲劳断裂。因此为了防止淬火开裂、提高其疲劳寿命,在对半轴进行整体加热时,使盘部首先油冷出油后进行自回火,最后进行整体水冷的工艺方法,如再进行一次中频淬火,其疲劳强度将成倍提高。对于感应淬火零件表面淬火缺陷的检验十分重要。及时检出可避免后续加工的浪费,检查出存在淬火裂纹和材料裂纹的零件,通常采用磁粉探伤法,它是利用钢铁零件本身具有铁磁性的性质进行的。

(2)水温对淬火质量的影晌

中频淬火时用水作为淬火介质,采用喷射冷却,淬火冷却速度是很快的,因此在半轴的实际热处理中,要采取切实可行的冷却方式避免出现因冷却速度过快而造成半轴开裂现象。淬火水温对花键淬火裂纹的影响十分明显。另外50℃的冷却水在200~300温度区间内的最大冷却速度低于静水的浸沉冷却,因此可以消除淬火裂纹的产生,由此可见淬火冷却性能不良和冷却方式不佳(如冷却速度和均匀性)同样会引起淬火裂纹的产生,对于硬化层较薄(2~3mm)的花键及一些形状简单零件,采用自来水作淬火介质是没有淬火危险的。

半轴的校直尽可能是冷校,因用氧-乙炔热点加热后,一旦温度高于相变温度,在急冷后则形成粗大的马氏体,应力很大,半轴受到反复载荷的作用,逐渐扩张出现疲劳断裂。

(3)半轴的工艺改进

早期制造的40Cr材料的汽车半轴多半采用的工艺流程为锻造一退火一机械加工一正火一表面中频淬火一低温回火等,事实上在工作过程中出现的半轴的早期脆性断裂与此工艺有关联,即与热处理后半轴的疲劳强度不足有关。因此为了提高疲劳强度,可从提高表面粗糙度和表面强度上入手,进行结构和尺寸的改进以及改进热处理工艺方法。考虑到易损坏的部分为杆部与法兰盘圆弧连接处和两端花键与杆连接处断裂,另一个为花键端面的磨损。40Cr材料的含碳量在0.37%~0.44%,其含碳量低于45钢,因此正火870~890℃加热空冷)后获得了细的珠光体组织,其硬度在200HB左右,经过中频淬火尽管半轴的耐磨性符合工艺要求,但心部硬度偏低,造成其强度和冲击韧性偏差,无法满足半轴的服役条件的要求。

为了克服半轴感应加热处理不便于实现机械化和自动,靠近半轴杠部花键区会产生软带 、强度较低,在使用过程中会在花键的尾部断裂。而采用整体一次感应加热,是圆角部位加热效果增加,此处加热温度均匀和时间短,故确保了该处硬化层深度和足够的硬化区域既提高了疲劳强度又使花键齿部硬度得到了提高。