典型零件的热处理工艺设计案例（1）

伯龙马

  
       如题
       典型零件的热处理工艺设计案例（1）
       球墨铸铁曲轴的热处理工艺设计
       1. 曲轴的热处理工艺分析
     （1）球墨铸铁曲轴的失效分析  
       1）多数因轴颈与曲柄过渡圆角处应力集中产生疲劳裂纹，进一步拓展后断裂。
       2）有时因在轴颈中部的油道内壁产生裂纹，发展为曲柄处的断裂。
       3）因长期使用造成轴颈表面严重磨损而失效。  
     （2）曲轴主要性能要求  首先应满足其整体力学性能要求，其次要满足曲拐轴颈的疲劳强度和耐磨性。
     （3）曲轴选材要点  曲轴材料有钢和球墨铸铁两种。其中，球墨铸铁曲轴应按GB/T1348-1998中的规定，即采用不低于牌号为QT700-2的球墨铸铁制造；内燃机转速低于1500r/min的曲轴，可采用不低于QT600-3的球墨铸铁制造；农业用发动机曲轴，也有的企业规定球墨铸铁力学性能不低于牌号QT600-3的。
      （4）曲轴的热处理方法  各种曲轴的预备热处理为正火或调质处理；其最终热处理有感应加热淬火回火、渗氮和氮碳共渗等方法。
        2. 球墨铸铁曲轴的热处理工艺设计
      （ 1）球墨铸铁典型成分  成分由（质量分数）：3.5～3.8% C； 1.8～2.2% Si; 0.5～0.8% Mn;＜0.1% P;≤0.03% S；0.045～0.06%Mg; 0.035～0.05%RE等组成。
     （2）热处理技术要求
       1）毛坯硬度：240～280HBW；整体淬火回火后硬度为40～45HRC；轴颈表面淬火和自回火后硬度为52～57HRC。
       2）金相组织：毛坯基体为（体积分数）球化分级≥4级、珠光体≥80%、碳化物≤2%；成品基体组织为回火马氏体+球状石墨；弯曲度不得大于加工余量的1/3；表面质量为不得有肉眼可见的裂纹、划痕和铸造气孔、夹渣、砂眼等缺陷。
    （3）生产批量及铸造方法 1500件毛坯，全部采用砂型铸造法。
    （4）曲轴毛坯预备热处理设备  在台车式箱型电阻炉中进行，温度测量与控制为自动控制仪表；装炉量为8～10件/炉。
     1）预备热处理工艺：根据同批铸件毛坯试样的硬度及金相检验结果，确定在500～600℃的去应力退火（硬度和金相组织合格，只为消除铸造应力时采用），或在720～760℃低温石墨化退火（在铸态无共晶渗碳体或数量不多时采用），或在900～960℃高温石墨化退火（当硬度≥240HBW或出现白口时采用），或840～880℃正火（当硬度≤180HBW时采用）。   
      2）操作要点：300℃以下装炉，加热保温时间为4.5h,随后正火空冷或退火采用炉中缓冷到200℃以下出炉。
    （5）曲轴的整体热处理  成品的整体热处理为淬火和回火。
      1）淬火准备工作：在台车式箱型电阻炉中进行，温度测量与控制为自动控制仪表；为防止氧化脱碳，采用单件浸蘸市场供应的保护涂料。浸涂操作要点详见其产品使用说明书。
      2）装炉方式：单件立式吊挂，吊入RJ2-105-12井式电阻炉加热。
      3）淬火工艺参数：846～900℃，透烧后保温25～30min,随即在油中冷却到200℃左右出油，继续空冷到室温。
      4）清洗：在清洗机中喷淋20～30min彻底去油。
      5）回火：在带风扇并自动控温的回火炉中进行，温度为250～300℃，到温后保持30～45min出炉空冷。
   （6）质量检验：按技术要求中的各项逐一检验，全面合格后方可转入轴颈高频淬火。