淬火介质类型对电机套轴用钢力学性能的影响 夏明

1、 淬火介质类型对电机套轴用钢力学性能的影响夏明1，高志廷2（1.中汽昌兴（洛阳）机电设备工程有限公司，河南洛阳4710032.河南科技大学材料科学与工程学院 ，河南洛阳 457003)采用PMG3型金相显微镜进行组织观察与分析并且采集电子图片。在HRD-150型硬度计上进行硬度测定。在岛津AG-1/250KN电子拉伸试验机进行拉伸实验。本文分析了45在15%BW、15%F2000、2%BW+3%F2000、机油、水中的淬火硬度。结果表明：45钢只有在水中能够淬火，在其他介质中不能够达到要求。通过金相组织的观察，也均符合要求。通过拉伸实验，对45钢在这五中不同介质淬火后调质，进行断口的分析，来说

2、明钢的综合力学性能。关键词：淬火介质，水溶性，硬度，金相组织Influence for Mechanical Properties in electrical machine sleeve of Quenching Media Types Ming xia1 Zhiting Gao2(1. Luoyang (Changxing) Mechanical Electrical Equipment Engineering CO.,LTD，Luoyang 457003, 2. Henan University of science and technology，College of material

3、science, Luoyang 457003,)Abstract：The microstructure was observed with PMG3 optical microscope, and was used to collect electron pictures in order to achieve above-mentioned study. The experiments of hardness were carried on the HRD-150 tester. And the tensile experiment was used by AG-1/250KN elect

4、ronic tensile machine. The hardness was analyzed in this paper which 45 was quenched in 15%BW, 15%F2000，2%BW+3%F2000, engine oil and water. The results show that only 45 steel can be quenched in water. In other media, 45 steel can not meet the requirements. Through tensile tests, 45 in the fifth dif

5、ferent media quenched, analysis of fracture shows the mechanical properties of steel.Key words: quenching medium, water-soluble, hardness, micro-structure中汽昌兴（洛阳）机电设备工程有限公司在汽车的总装线上与日本、德国等世界一流公司相同的技术能力，拥有摩擦传动、自动控制、新型机运系统等核心技术，拥有可靠的制造能力。生产线运行的可靠性、稳定性、核心部门的寿命、生产的产品的质量标准指标均达到国际标准。电机套轴是汽车生产线的重要部分，选择合理的淬火

6、工艺，使电机套轴用钢具有良好的力学性能，这是当前一个重要的课题1。随温度的上升，聚合物溶解度下降，到达某一温度时溶质开始从溶液中析出，该温度称为逆溶点2。BW和F2000属于聚醚型水溶性介质，具有逆溶性。由于逆溶性的存在，工件在BW、F2000水溶性介质中淬火时，在过蒸汽膜阶段和沸腾阶段，工件周围的液体温度高于逆溶点，聚合物析出并在工件表面形成一个聚合物的溶质膜，可以使聚合物的水溶液得到不同的冷却能力，从而改善工件的力学性能 3。本次试验选用8%BW、15% F2000、N32机油、水、2%BW+3%F2000介质，主要研究不同淬火介质对45钢力学性能的影响。 作者简介：夏明，河南信阳人（19

7、82.08.17 ），男，助理工程师。从事汽车总装线技术支持工作E-mail：1.试验材料与方法1.1 淬火试验 为了比较8%BW、15% F2000、N32机油、水、2%BW+3%F2000介质的冷却性能，选取45钢，其成分如表1所示。淬火试样尺寸为35×100mm。采用型号为SX-2.5-10的箱式电阻炉，加热到890以及860、保温50min；分别在预热温度为30的8%BW、15%F2000溶液以及N32机油内淬火。表1 样品钢的成分成份CSiM nCrNiSi含量0.400.500.300.800.200.300.301.2硬度测定用线切割机在淬火试样长度的一半处切开，在磨床

8、上磨去0.5mm，然后在HRD-150洛氏硬度计上进行测定，作图时采用4点硬度平均值。1.3金相组织观察将试样磨平、抛光，用4%硝酸酒精溶液腐蚀，沿截面厚度方向，从表层到心部取金相试样，采用JEM-5610Lv扫描电子显微镜对析出物形貌和组织进行观察。1.4 试样拉伸实验按国家标准加工成拉伸试样，在岛津AG-1/250KN电子拉伸试验机上进行拉伸，得出试样的屈服强度、抗拉强度、收缩率及延伸率，然后对试样的断口形貌进行观察。2. 实验结果与分析2.1 硬度分析在图1-2中1，2，3，4，5分别表示为15%BW、15%F2000、2%BW+3%F2000水以及N32机油五种淬火介质，所测45钢的硬

9、度曲线如图1-2所示：从图1中可以看出45钢860淬火时，只有在水中淬火时表面硬度最低为32HRC左右，且心部硬度远远要低于表面硬度，其他介质淬火硬度从表面到心部几乎没有什么变化，表明淬硬性不足，随着淬火温度的升高，水淬火的表面的硬度有少许变化，而其他的介质则无明显变化；从图2可以看出890水介质的淬火表面硬度要比860水介质淬火硬度高，但是相同的是心部硬度相差不大，硬度比较低且其他介质同样淬火硬度从表面到心部几乎没有什么变化。图1 45钢860淬火 图2 45钢890淬火由于水的冷却速度较快，表面能够获得较多的马氏体组织，所以硬度比较高，表明只有水能够淬硬，而其他的介质不能够淬硬。2.2 拉

10、伸实验测试结果和分析表1中(1)、(2)、(3)、(4)、(5)分别表示，在15%BW、15%F2000、2%BW+3%F2000、水以及N32机油五种介质中，在淬火工艺为890淬火+560回火条件下，45钢的调质状态。可以看出，45钢水淬调质拉伸后的抗拉强度和屈服强度比较高，断面收缩率也很高，延伸率也很好，所以塑韧性较好5，能得到良好的综合力学性能。而其它介质淬火调质后，性能没有其效果好。表1 45钢的不同介质调质后拉伸实验测试结果抗拉强度b (Mpa)屈服强度S (Mpa)断面收缩率延伸率45钢(1)81058248.30%13.34%45钢(2)72044042.30%13.04%45钢

11、(3)80358149.76%16.42%45钢(4)85060251.75%15.08%45钢(5)70443756.89%18.17%图3为45钢在890，15%F2000介质中淬火后调质处理拉伸断口形貌，从形貌上看，该断口特征属于脆性断裂，从图3的a)上看到“解理”断裂和微孔型断裂的混杂现象即在微孔断裂区内有平坦的小刻面，小刻面周围有塑性变形形成的撕裂棱的形貌特征。小刻面上的台阶直接汇于邻近的由微孔组成的撕裂棱上。而在图b)看的更为明显些。所以可以判断为准解理断裂的范畴6。a)b)图3 45钢15%F2000调质处理拉伸断口形貌2.3金相组织分析不同介质、在860淬火状态下的45钢金相试

12、样如图4 所示：从4图可以看出在15%BW介质淬火，心部的组织依然是原始组织，大量存在的网状铁素体和珠光体，而表面组织虽然晶粒比较细小，依然存在着珠光体和铁素体，说明在30，15%的BW介质中淬火没有效果，其淬火能力差7，水淬可以看出心部组织依然是有铁素体和珠光体以及少量碳化物其组织依然没有发生大的改变，说明没有淬透，淬透能力比较差，但是45钢用传统的水淬往往只能够淬到表面，所以从表面组织可以看出，有大量的针状马氏体，其针叶大小中等，将表面硬度提高。奥氏体最不稳定的CCT曲线“鼻部”对应的临界冷却速度指钢奥氏体化后能获得马氏体的最小冷却速度8，通常所说的“能淬上火”就是要求冷却介质所达到的最大

13、冷却速度必须大于临界冷却速度。在水中淬火,工件的表层满足V max>V临的条件，避免产生珠光体或贝氏体转变，因此，工件能够获得一定的淬硬层。不论是在15%F2000淬火液中还是在N32机油中，冷却速度都没有达到临界转变速度，造成了奥氏体的分解，试样的表层未形成马氏体组织，而在冷却过程的低温阶段，冷却速度变得非常缓和,试样心部没有淬硬。15%BW介质淬火心部组织 15%BW介质淬火表面组织水介质淬火心部组织 水介质淬火表面组织图4 45钢金相试样对比图结论： 1. 45钢进行淬硬性分析，水能够将钢表面淬硬，其他介质均不能够符合要求；2. 45钢15%F2000调质处理后，不满足要求；3.

14、水是一个优良的淬火介质。参考文献1 张克检. 淬火冷却介质及其应用技术漫谈. 热处理, 2004, 19(3): 52-582 唐在兴, 薄鑫涛. 代油有机聚合物淬火介质的使用. 热处理技术与装备, 2009, 30(5): 68-703 Przyìcka M, Gìstwa W, Totten G E, et al. Polymer Quenching Media Selection. Heat Treating Proceedings of the 21st Conference, 2001, (11): 201-2064 温新林, 王秀梅, 张大庆, 等. 水溶性淬火介质在现代热处理中的应用. 热加工工艺, 2007, 36(6): 58-60代贵斌. 含碳量、淬火温度及淬火介质对42CrMo淬透性、淬裂性及淬火变形的影响. 机车车辆工艺, 2001, (1): 32