轴类零件论文热处理论文：轴类零件热处理工艺问题探析.doc

轴类零件论文热处理论文：轴类零件热处理工艺问题探析摘要随着科学技术的不断发展，机械设备的大型化是发展的方向之一，尤其是在工程机械中，大截面的轴类零件得到广泛的应用。文章分析了两种典型轴类零件的热处理工艺，其一为大截面轴类零件，针对其两种不同的热处理方式进行了工艺比较，阐述了其各自不同的优点和缺点。同时，还对汽车前轴热处理工艺进行了较为简单的论述，以期对轴类零件的热处理工艺起到一定的参考作用。关键词轴类零件；热处理；45钢根据金属材料学基本原理，金属材料的组织结构直接决定了其力学性能，同时在热处理之后能否被淬透，得到马氏体组织，是决定材料力学性能的关键因素之一。而衡量钢材料经热处理之后获得马氏体组织能力的一个关键指标是钢的淬透性，同时钢的淬透性还直接决定了淬火之后所获得淬硬层的厚度。同时轴类零件的尺寸和材料性质等对热处理工艺的影响也很大，下面将从这两个角度，分别列举大截面45号钢轴类零件和汽车前轴零件的热处理工艺过程，来对轴类零件热处理工艺问题进行分析。1大截面45号钢轴类零件热处理试验分析钢热处理力学后的力学性能除了受到其淬透性的影响外，还受到其他相关因素的影响，包括尺寸和零件的结构等因素，其中尺寸是一个比较重要的因素。对于45号钢而言，其在水中的淬透临界直径为1422 mm。这就使得在进行大直径、大截面45号钢零件进行淬火时，其淬硬层的深度一直是热处理工艺中最为关心的问题之一，它直接关系到热处理之后工件的相关性能是否能达到设计的要求。因此，对大截面的45号钢轴类零件的热处理工艺路线及关键的工艺步骤进行分析具有现实的意义。1.1试验方法实验中所采用的零件材料为在生产现场进行调质处理的45号钢，其主要的化学成分为：c 0.43-0.51、si 0.18-0.38、mn 0.49-0.79，s 0.04-0.056%、p 0.040%。零件的直径为这样六种：40 mm、60 mm、80 mm、100 mm、120 mm和150 mm，同时其长度均大于直径的2.5倍，棒材在剥去外表层1 mm厚的表皮之后留待备用。试验中零件进行淬火的温度为845，而淬火介质是浓度为10的盐水，回火温度为200600。在进行热处理之后，需要磨去其表面的氧化皮，确保接下来的硬度测试的准确性及表面积碳对工件硬度造成的影响。每个试样进行热处理之后，在其长度的二分之一处用砂轮机在水冷的条件下进行剖开，沿同心圆对硬度进行测定，以确保数据的可靠程度。1.2试验结果及分析经过试验之后，我们可以发现大截面45号钢的淬硬深度仅为l-5mm，而且除了表面层可以获得马氏体组织外，淬硬层大部分都不是马氏体组织。也就是说，在进行高温回火之后仅仅只是在其表层获得了一层回火索氏体，这只是对表面力学性能的提升，对零件的深部力学性能的提高没有明显的影响。同时，由于传统的销轴类零件在加工过程中，调质处理一般都安排在了粗加工之前，而且其预留的加工余量通常设置为2.5mm，这对于大截面的45号钢零件来讲，经过粗加工之后，调质处理基本上没有起到作用。因此，我们在加工大截面的轴类零件时，调质处理应该安排在粗加工工序之后，这样才能达到预定的要求。1.2.1采用淬火结合低温回火来替代调质处理随着工程机械市场的不断发展，在其中大量采用的大截面45号钢轴类零件大量采用，这就在一定程度上加大了对其热处理质量的要求。在进行热处理过程中，有的是将调质处理作为最终的热处理工艺，而有的只是将调质处理作为预热处理程序，之后还需要进行表面高频淬火及中频淬火等。通过上面的试验我们可以知道，我们可以在适当的条件下采用淬火结合加低温回火的热处理方式来替代调质等处理工序。这是由于淬硬层在200温度中进行回火之后得到的将是回火马氏体组织，其力学性能，包括硬度、强度及耐磨性等方面均要远远高于回火索氏体，同时还可以产生表面残余应力，大大的提高轴的疲劳强度，其综合力学性能基本上达到了表面淬火所得到的1-5mml的硬化层的力学性能。另外，对于大截面的轴类零件而言，由于淬透性的影响，低温回火之后的芯部力学性能和高温回火的相差并不大，温度的变化对轴芯部的力学性能影响并不大，也就是说低温回火与高温回火后在芯部得影响并不大，同时低温还能减少回火而造成的冷脆性，不会造成对零件承受冲击载荷能力的下降。1.2.2用正火处理替代调质处理作为预备热处理工序对于直径大于100 mm的大截面45号钢轴类零件而言，其淬硬深度一般在1-2mm之间。除了表层之外，淬硬层的大部分并不是马氏体组织。因此，一般在进行高温回火之后仅能在轴的表面得到具有综合力学性能较好的回火索氏体，其热处理效果有限。因此，我们可以采用正火来替代调质处理，将其作为淬火前的预备热处理工序，这样不仅可以达到零件的使用力学性能要求，同时还能在一定程度上降低生产成本，节约资源，提高生产效率。2汽车前轴热处理工艺概述轴类零件的热处理工艺除了明显受到尺寸的影响之外，还与材料种类具有重要联系。下面以汽车前轴的热处理工艺，对该问题进行探讨。汽车前轴材料为42crmo，要求在调质处理后的硬度达到240-305hb，金相组织为1-4级的回火索氏体。在进行生产试验中，先后进行了油淬、亚温淬火、复合亚温淬火及pga淬火试验与批量淬火回火生产。试验表明，前三种热处理方式都不能达到设计要求的力学性能。其中，采用油淬处理之后得到的硬度仅为260-299hb，且得到的金相组织为回火索氏体和铁素体，没有达到设计要求；采用亚温淬火后得到的轴类零件的硬度达到46-50hrc，硬度达到设计要求，但是其得到的金相组织为回火素氏体和棒状铁素体，不能达到设计要求；采用复合亚温淬火热处理之后得到的零件硬度能达到要求，但是金相组织和亚温淬火相似，也不符合要求；而采用pga淬火之后，硬度达到242-305hb之间，而且金相组织为回火索氏体，两方面都达到了设计的力学性能要求。3结语综上所述，在对轴类零件进行热处理时，应该针对不同的材料种类和零件结构尺寸等进行具体的热处理设计。在对大截面45号钢轴类零件进行热处理时，可以采用淬火加低温回火的方式替代调质处理，在提高轴的硬度、强度及耐磨性的同时，还可以使得