汽车半轴热处理工艺设计说明

1、 汽车半轴 热处理工艺说明书 一、半轴 半轴也叫驱动桥。半轴是差速器与驱动轮之间传递 扭矩的实心轴，其内端一般通过花键与半轴齿轮连 接，外端与轮毂连接。 现代汽车常用的半轴，根据其支承型式不同，有全全 浮式浮式和半浮式半浮式两种。 全浮式半轴只传递转矩，不承受任何反力和弯矩， 因而广泛应用于各类汽车上。全浮式半轴易于拆装， 只需拧下半轴突缘上的螺栓即可抽出半轴，而车轮 与桥壳照样能支持汽车，从而给汽车维护带来方便。 半浮式半轴既传递扭矩又承受全部反力和弯矩。它 的支承结构简单、成本低，因而被广泛用于反力弯 矩较小的各类轿车上。但这种半轴支承拆取麻烦， 且汽车行驶中若半轴折断则易造成车轮飞脱的危

2、险。 二、半轴的工作条件及性能要求 1、工作受力 半轴是传递发动机扭矩、驱使车轮转动 的零件。以卡车的后桥半轴为例，它一端 接后桥变速机构，另一端接轮边行星差动 变速机构。 半轴工作时，承受发动机的扭转载荷、 颠簸引起的冲击力。此外，半轴受长径比 大，还承受弯曲应力。 2、失效形式 扭转疲劳断裂 过量磨损 过量变形 3、性能要求 根据工作条件和失效形式，半轴应具有良 好的综合力学性能。 硬度 心部在2632HRC；表面在 5060HRC，表面中频淬火的淬硬层深度 68mm 疲劳极限 -1=440MPa 金相组织 表面回火索氏体+部分托氏体， 心部允许有8左右的铁素体。 三、钢材的选择 根据性能

3、要求和技术要求，半轴一般选用 调质钢制造。常用的钢号有：40Cr、40MnB、 35CrMo、40CrNiMo、42CrMo等。根据半轴 的尺寸和硬度要求，上述钢材都满足要求， 但是从工艺性、材料管理等方面综合考虑， 选用42CrMo钢更为恰当。 四、半轴热处理 1、加工路线 半轴加工路线：下料 锻造退火 仿 形加工 调质 铣花键 中频表面淬火、 低温回火 校直 检验。 2、退火 2-1退火目的 均匀钢的化学成分及组织，细化晶粒， 调整硬度，消除内应力和加工硬化，改善 钢的成形及切削加工性能，并为淬火作好 组织准备。 2-2、加热温度 合金钢完全退火温度一般为：Ac3 +（5070） 查阅热处

4、理手册，42CrMo的临界温度760790 综合考虑，最终选择加热温度为：840 。 2-3、加热速度 加热速度：低合金钢100/h，采用到温入炉 或预热加热。 2-4、保温时间 退火时间应考虑化学成分、原是组织、装 炉量等因素。对低合金钢，当装炉量不大 时，可以根据经验公式：t=aD=90min t=（1.52）46 =6992min 低合金钢退火的冷却速度一般控制在：50100 /h。 注意：注意：较快的冷速会导致较快的冷速会导致P片间距变小，出现片间距变小，出现S，造成硬，造成硬 度偏高，不利切削加工。度偏高，不利切削加工。 较慢的冷速不但会导致较慢的冷速不但会导致P片间距增大，而且会出

5、现片间距增大，而且会出现 大块大块F，使强度、硬度降低，切削时，使强度、硬度降低，切削时“粘刀粘刀”，淬火时造，淬火时造 成软点。成软点。 时间min 84090min 温度 42 42CrMo完全退火工艺曲线 2-5、检验 硬度：230HBS 组织：F多、粗+P少、粗 变形量： 68 2-6、缺陷产品的处理办法 出现石墨化、过烧，不能返修，直接报废 具体见热处理原理与工艺（P94） 3、调质处理 3-1、淬火 3-1-1、淬火目的：提高工件的强度、硬 度，是目前工业上强化钢铁工件的主要手 段。 3-1-2、加热温度 亚共析钢淬火加热温度为： Ac3 +（3050） 综合考虑，最终选择加热温度

6、为：880 。 3-1-3、保温时间 半轴是中小工件，所以炉温到温后的保持时 间用经验公式计算： t=aKD90min （省略计算） 3-1-4、冷却介质及淬火方式 介质：查阅资料，广泛应用于合金钢及小 截面碳钢件的淬火介质是全损耗系统用油。 低温区冷速较慢，有利减小淬火畸变、开 裂倾向。 方式：垂直淬入冷却介质中，并上下或 左右运动;带盘半轴应盘面先淬入介质中， 并上下或左右运动。 3-1-5、检验 外观：开裂直接报废;变形即时校直 组织：马氏体 3-1-6、缺陷产品的处理办法 硬度不足：进行高温回火、退火，消除 应力，然后重新加热淬火。 软点：欠热和冷却不均造成的软点，可 以进行一次回火，

7、再重新加热，并用适当的 淬火介质及方式进行淬火。 开裂：直接报废。 3-2、回火 3-2-1、回火目的 减少或消除淬火应力，保证相应的组织 转变，提高钢的韧性和塑形，获得硬度、 强度、塑性和韧性的适当配合，以满足各 种用途工件的性能要求。 3-2-2、加热温度 根据42CrMo钢的力学性能要求与回火 温度的关系，回火温度取560 。 3-2-3、回火时间 确定回火时间的基本原则：保证工件透 热和组织转变能充分进行。 回火保持时间按经验公式： t=K+AD 120min （省略计算） 3-2-4、冷却方式 42CrMo钢中含有Cr元素，回火容易产生 高温回火脆性。为了控制高温回火脆性， 回火后应

8、进行快冷（水冷、K油）。 3-2-5、补充回火 为了消除高温回火后，快冷时产生的应力， 所以得再进行一次低温回火。 低温回火的温度应不在产生高温回火脆性 的脆化温度区间（400550 ），所以低 温补充回火温度是340 ，保温时间：2h。 时间min 温度 880 90min 560 120min 340 120min 42CrMo的调质工艺曲线 4、检验 外观：无裂纹，碰伤，变形量5。 硬度：2835HRC之间 金相组织：回火索氏体+心部3的铁素体。 5、表面淬火和回火 技术要求：根据半轴杆部直径来确定淬硬 层深度，当=10 20时，疲劳强度最大， 杆部淬硬层深度应达到直径的15 ，杆部 硬度要求5055HRC。 工艺参数： 变压器匝数3233：1 加热温度/ 900 发电机电流频/Hz2500加热