CN104328249B - 一种汽车全空心半轴的热处理方法 - Google Patents

一种汽车全空心半轴的热处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种汽车全空心半轴的热处理工艺方法。将精锻成型的汽车全空心半轴放入加热炉内，加热至900～920℃，碳势1.0～1.1%，保温5小时后随炉降温至830～850℃，碳势0.85～0.95%，保温40分钟后移入60～80℃的淬火油中，淬火时间为20min；将淬火后的汽车全空心半轴移入回火炉内，回火温度为160～180℃，保温2～3小时；回火后将汽车全空心半轴进行空气冷却。采用本发明所提供汽车全空心半轴热处理方法，可提高全空心半轴刚度、强度、耐磨性及抗疲劳断裂强度极限等，从而改善其综合机械性能，具有操作方便、设备简单、经济实用、技术可靠、效率高、质量稳定等优点。

Description

一种汽车全空心半轴的热处理方法
技术领域
本发明专利涉及一种汽车空心车轴的热处理工艺，尤其涉及一种25CrMo4合金钢汽车全空心半轴的热处理方法。
技术背景
25CrMo4是德国的钢材牌号，材料标准为DIN17176或EN10204，材料编号为1.7218，是低合金钢，其淬透性较高，无回火脆性，焊接性良好，形成冷裂的倾向很小，可切削性及冷应变塑性良好。一般在调质或渗碳淬火状态下使用，由于具有优良的综合机械性能，广泛应用于各种紧固件、较高级的渗碳零件，如齿轮、轴等。
机车车辆在运行中加于车轴的载荷是不断变化的，而且由于轮对不停地旋转，车轴内产生交变应力。因此，必须提高车轴材质的持久极限。半轴受扭转时，在越接近轴心部位，其应力越小，这样也就是说，轴心部的材料并没有充分发挥其作用。所以在保证足够的强度和一定的寿命前提下，可以将半轴设计为空心半轴，可以充分利用材料，将轴心部的材料移向轴边缘，这样既可减轻汽车自重，更好的节约成本，还可降低能耗，提高动力传输效率。空心车轴在一些国家的铁路上虽已试用多年,但由于在运用中受力状态复杂,仍在研究改进中。传统的实心汽车半轴的生产工艺过程主要包括：锻造、热处理、检测与机加工，热处理是钢车轴生产工艺过程的重要环节。李光兵等发明了一种变径管的成型方法（公开号：CN103008514A），主要用于生产汽车的全空心半轴。王涛等发明了IRS车轴的热处理方法（公开号：CN102268528A），付祥等公开了一种铁路货车车轴的热处理工艺方法（公开号：CN103572032A），庞廷宝等发明了一种大功率发动机曲轴的热处理方法（ZL200310105476.3）,张先智等凸轮轴的热处理方法（ZL201210425582.9）。然而汽车全空心半轴的热处理工艺尚见报道，本发明将提供一种25CrMo4合金钢精锻成型的汽车全空心半轴的热处理方法，经济实用、效率高且热处理性能良好的热处理工艺。
发明内容
本发明提供一种25CrMo4合金钢精锻成型的汽车全空心半轴的热处理方法，针对25CrMo4合金钢材质的组成及性质和其全空心的特点提出一种有针对性的热处理方法，以得到热处理综合性能良好的25CrMo4合金钢汽车全空心半轴。
本发明提供一种25CrMo4合金钢精锻成型的汽车全空心半轴的热处理方法，包括：
将精锻成型的汽车全空心半轴放入加热炉内，加热至910±10℃，碳势1.0～1.1%渗碳，保温3-6小时后随炉降温至840±10℃，碳势0.85～0.95%，保温20-60分钟后移入60～80℃的淬火油槽的淬火油中，淬火时间为10-40min；将淬火后的汽车全空心半轴移入回火炉内，回火温度为170±20℃，保温2～4小时；将回火处理后的汽车全空心半轴出炉进行空气冷却。
进一步的特征是，对所述的淬火油进行搅拌，先进行慢速搅拌，搅拌速度及时间为800—1000r/m，90—150s；再进行快速搅拌，搅拌速度及时间为1200—1500r/m，120—200s；在工艺要求的淬火时间内，慢速搅拌与快速搅拌交替进行。
淬火油槽设有油搅拌循环装置，两台变频搅拌器装在油槽两侧，其搅拌速度在工艺程序中设定，交替进行慢速或快速搅拌；淬火油采用管式电加热器，油槽留有注油孔并有密封盖密封，保证注油时不影响设备工作。
所述的加热炉配有各自独立的控制***，至少包括温度控制仪、碳势智能控制仪。
淬火后，将汽车全空心半轴从淬火油槽中取出，然后清洗烘干，清洗液浸洗8—12分钟，滴碱水4—8分钟，喷淋4—8分钟，然后滴水/吹干，总时间为60—70分钟。
所述加热、渗碳、淬火、回火和冷却时，汽车全空心半轴均垂直放置。
本发明所提供的25CrMo4合金钢汽车全空心半轴的热处理方法，是在研究25CrMo4材料热处理过程中的性能变化规律的基础上形成的，测试结果显示，本发明提供的热处理方法符合25CrMo4材料的热处理性能变化规律，可有效改善25CrMo4合金钢制汽车全空心半轴的热处理性能，避免了淬火裂纹，使空心半轴的淬火硬度、淬硬层深度及金相组织更加均匀合理，使之达到中国汽车行业标准QC/T294-1999汽车半轴技术条件。热处理过程操作方便，设备简单，经济实用，技术可靠，效率高，质量稳定，可实现较好的经济效益。
附图说明
图1为汽车全空心半轴示意图。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施方式，对本发明进行详细说明。
如图1所示为汽车全空心半轴的示意图，根据工艺要求制作，精锻成型得到。
本发明汽车全空心半轴的热处理方法，其特征在于：将精锻成型的汽车全空心半轴放入加热炉内，加热至910±10℃，碳势1.0～1.1%渗碳，保温3-6小时后随炉降温至840±10℃，碳势0.85～0.95%，保温20-60分钟后移入60～80℃的淬火油槽的淬火油中，淬火时间为10-40min；将淬火后的汽车全空心半轴移入回火炉内，回火温度为170±20℃，保温2～4小时；将回火处理后的汽车全空心半轴出炉进行空气冷却，得到本发明的半轴工件。所述的碳势就是炉子里面的碳气氛的气相中提供的活性炭原子含量，炉子配置的传感器和温度信号可以计算炉内气氛的碳势，通过控制面板可以反馈看到具体数据，控制仪可以控制碳势；具体的1.0～1.1%和0.85～0.95%来控制控制渗碳含量。
对所述的淬火油进行搅拌，先进行慢速搅拌，搅拌速度及时间为800—1000r/m，90—150s；再进行快速搅拌，搅拌速度及时间为1200—1500r/m，120—200s；在工艺要求的时间内，如淬火总时间20—30分钟内，慢速搅拌与快速搅拌交替进行。
淬火油槽设有油搅拌强力循环装置，两台变频搅拌器装在油槽两侧，其搅拌速度可在工艺程序中设定，淬火油采用管式电加热器，油槽留有注油孔并有密封盖密封，保证注油时不影响设备工作。
所述的渗碳炉配有各自独立的控制***包括独立的温度（温度允差±5℃）、碳势智能控制仪（碳势允差0.05%）等。
淬火后，将汽车全空心半轴从淬火油槽中取出，然后清洗烘干，清洗液浸洗8—12分钟，滴碱水4—8分钟，喷淋4—8分钟，然后滴水/吹干，总时间为60—70分钟。清洗液、碱水采用现有技术中常用的。
所述加热、渗碳、淬火、回火和冷却时，汽车全空心半轴均垂直放置。
实施例：
设计一个与汽车全空心半轴形状尺寸相匹配的工装，以保证半轴在加热及冷却整个过程中垂直放置，即半轴在加热、渗碳、淬火、回火和冷却时，都垂直放置，以防止或减少弯曲变形，并保证装卸半轴安全、方便，该工装的大小应根据加热设备的具体情况来设计，以达到每次尽可能多的装载半轴。
所用热处理设备主要为VKES4/3—70/90/130CN型号的爱协林箱式多用炉。操作者用行车或其他起吊工具将待处理的空心半轴装到空心半轴配用的工装上，按其装载量装满后，吊入箱式多用炉中进行渗碳淬火，排气加热温度至910℃，控制炉内碳势为1.05%，保温5小时后随炉降温至840℃，在控制炉内碳势为0.90%，保温40分钟。将保温好的汽车全空心半轴迅速移入盛有KR-218淬火油的淬火油槽中，保持淬火油的温度为70±10℃，淬火油槽设有油搅拌强力循环装置，两台变频搅拌器装在油槽两侧，其搅拌速度可在工艺程序中设定，冷却电机设定慢速搅拌1000r/min，2分钟；快速搅拌1200r/min，3分钟；在淬火的时间内，慢速搅拌与快速搅拌交替进行。然后清洗烘干，清洗液浸洗10分钟，滴碱水5分钟，喷淋5分钟，滴水/吹干40分钟，总时间60分钟。回火程序设置：加热至160℃进行回火，保温时间3小时。然后，将其吊出并放置到卸料处进行空冷。这样，一个汽车全空心半轴的热处理工艺过程就完成了。期间，控制***会对箱式多用炉的温度、碳势、循环、冷却装置实行全面控制，温度允差±5℃，碳势允差0.05%，对冷却装置，尤其是淬火油的温度，只要高出规定的范围，冷却装置将自行启动，达到规定的范围时，自动停止。经测试利用本发明热处理方法处理的25CrMo4合金钢精锻成型的汽车全空心半轴的表面硬度可达HRC58-62，淬硬层深度在0.8-0.9mm范围内。

Claims (5)

1.一种汽车全空心半轴的热处理方法，其特征在于：
将精锻成型的汽车全空心半轴放入加热炉内，加热至910±10℃，碳势1.0～1.1%渗碳，保温3—6小时后随炉降温至840±10℃，碳势0.85～0.95%，保温20—60分钟后移入60～80℃的淬火油中，淬火时间为10—40min；将淬火后的汽车全空心半轴移入回火炉内，回火温度为170±10℃，保温2—4小时；将回火加热后的汽车全空心半轴出炉进行空气冷却；
所述的淬火油的搅拌速度及时间为慢速搅拌800—1000r/m，90—150s；快速搅拌1200—1500r/m，120—2000s；在工艺要求时间的淬火时间内，慢速搅拌与快速搅拌交替进行。
2.根据权利要求1中所述的汽车全空心半轴的热处理方法，其特征在于，淬火油槽设有油搅拌循环装置，两台变频搅拌器装在油槽两侧，其搅拌速度在工艺程序中设定，交替进行慢速或快速搅拌；淬火油采用管式电加热器，油槽留有注油孔并有密封盖密封，保证注油时不影响设备工作。
3.根据权利要求1所述的汽车全空心半轴的热处理方法，其特征在于，所述的加热炉配有各自独立的控制***，至少包括温度控制仪、碳势智能控制仪。
4.根据权利要求1所述的汽车全空心半轴的热处理方法，其特征在于，淬火后，将汽车全空心半轴从淬火油槽中取出，然后清洗烘干，清洗液浸洗8—12分钟，滴碱水4—8分钟，喷淋4—8分钟，然后滴水/吹干，总时间为60—70分钟。
5.根据权利要求1所述的汽车全空心半轴的热处理方法，其特征在于，所述加热、渗碳、淬火、回火和冷却时，汽车全空心半轴均垂直放置。
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