淬火液在汽车轮毂轴管热处理上的应用-

1、光学金相显微镜下观察,呈现出淬火和回火的正常组织为隐晶状回火马氏体+少量残留奥氏体+点状碳化物,锭尖表面无回火托氏体组织,见图6。从图6金相组织中获知,当淬火马氏体针细小时,呈隐晶状。经过侵蚀后发现,隐晶状马氏体区域颜色较为深暗,其上分布着较多碳化物,在高倍率下分辨不出马氏体针叶,针状马氏体呈浅灰色,细小马氏体针叶不够清晰。图6 无磨削烧伤锭尖的金相组织X 500Fig.6 Metaiiographic structure of spindie pointwithout grinding burnX 500表3中显微硬度值的数据证明图6显示的金相组织结论的正确性,即:无磨削烧伤锭尖中的硬度基本

2、上无变化,仍属于正常的淬火、回火组织。表3 无磨削烧伤锭尖的显微硬度Table 3 Microhardness of spindle point free grinding burn738826847867857锭杆成品后的组织及其性能与图6金相照片中的组织和表3显示的显微硬度一致,这些组织和硬度可以满足锭子在纺织细纱机中的高速运转而不磨损失效,基本达到顾客要求。3 结语由以上分析总结出控制磨削烧伤的措施:!规范锭杆的磨削工艺,尤其是砂轮的选择,磨削量的控制;"强化现场检测的明化试验,尽量将磨削烧伤的锭杆控制在萌芽中;#建立磨削烧伤疑难杂症的金相仲裁鉴定制度,为锭子产品的质量保驾护航

3、。致谢:本研究承蒙任 瑛、关伊文等人的鼎力相助,作者在此表示衷心的感谢。参考文献:l 邵奇惠.初级磨工技术M .北京:机械工业出版社,l999:47.2 崔 崑.钢铁材料及有色金属材料M .北京:机械工业出版社,l980:JJJJJJ JJ J J J J J J J J 今今今今l04.典型零件F-2000淬火液在汽车轮毂轴管热处理上的应用熊运昌l ,赵 华l ,王玉林2(l.南阳理工学院机电工程系,河南南阳 473004;2.河南英威东风汽车机械制造有限公司,河南云阳 474674摘要:根据汽车轮毂轴管的性能要求和结构特点,选择F-2000淬火液进行淬火。结果表明,该淬火介质显著改善了汽车

4、轮毂轴管热处理后的金相组织及综合力学性能,彻底消除了火灾隐患及对环境的污染。关键词:轮毂轴管;水基淬火液中图分类号:TGl54.4 文献标识码:B 文章编号:0254-605l (200503-0085-04Application of F-2000Polymer (uenchant for Heat Treatment of Vehicle Hub AxlesXIONG Yun-chang l ,ZHAO Hua l ,WANG Yu-iin 2(l.Mechanicai Engineering Department ,Nanyang Institute of Technoiogy ,Nan

5、yang Hednan 473004,china ;2.Hednan Yingwei Dongfeng Auto Machine co.,Ltd.,Yunyang Hednan 474674,china Abstract :According to the properties reguirement and structure characteristics of the vehicie hub axie ,the F-2000guen-chant was seiected.The resuits show that this guenchant improves the microstru

6、cture and comprehensive mechanicai properties of the vehicie hub axies which are heat treated ,and it totaiiy remove a hidden dangerous of fire and environ-ment poiiution.Key words :vehicie hub axie ;poiymer guenchant作者简介:熊运昌(l964,男,河南桐柏人,高级工程师,学士,曾从事精密光学仪器产品的研制开发,现在南阳理工学院从事机械制造技术方面的教学和研究工作。联系电话:037

7、7-*收稿日期:2004-09-0l图l 所示汽车轮毂轴管属于车用关键零件,主要用于各类载重汽车的冲压焊接桥壳及工程机械驱动桥两端的轮边支承,它焊接在桥壳两端,半轴从轴管中间穿过。在车辆行驶过程中,它不仅要承受整个车身车 载货物的质量,而且由于路况的变化,还要承受复杂的交变载荷,因此要求轮毂轴管要具有沿轴线分布的金属流线、致密的金属组织、良好的综合力学性能和高的抗疲劳能力。图l EOl53汽车轮毂轴管Fig.l The vehicie hub axie Of EOl53汽车轮毂轴管的淬火一直用自来水和普通机油作为淬火介质,常出现零件开裂、硬度不均、畸变、金相组织达不到要求等,返工量较大。据公司

8、质量部200l年全年使用材料统计,40mnB钢裂纹率平均为7.l2%、45钢为5.2%、30mn2钢为4.8%,给企业造成直接经济损失286万余元,这还不包括热处理不合格后返工带来的人力、物力、能源消耗,而且也给产品带来了安全隐患,所以急需寻找一种新的淬火介质来满足生产需要。l 淬火介质的特性及选择1.1 对淬火介质的要求作为安保件的汽车轮毂轴管,理想的淬火效果是获得高而且均匀的表面硬度和足够的淬硬深度,得到充分的马氏体组织,再经过高温回火后才能保证整个轴管得到均匀一致的细小索氏体组织,从而保证轴管具有良好的综合力学性能。因此,淬火介质的特性及其正确选择直接关系到工件质量的好坏。1.2 淬火介

9、质的分类淬火介质种类繁多,一般有液体(水、无机物水溶液、有机聚合物水溶液、淬火油、熔融金属、熔盐、熔碱等、气体(空气、压缩空气、液化气等、固体(流态床、金属板等三大类。其中,水、无机物水溶液、有机聚合物水溶液、各种淬火油等,在淬火时会发生物态变化,而气体、熔融金属、熔盐、熔碱、金属板等,在淬火时则不发生物态变化。表l列出了不同淬火剂在300C 时的冷速3。一般情况下,对于淬透性高而截面又非常复杂的机械零件应该选用热油,或者选用在300C 冷速缓慢的PVP或者PEO类聚合物淬火剂。表1 不同淬火介质在300C的冷速Table1 Cooling rate of some typical guenc

10、hants at300C淬火介质普通淬火油快速淬火油水聚氧化吡咯烷酮类(PVP聚丙烯酸盐类(ACR聚乙基恶唑啉类(PEO聚烷撑二醇类(PAG冷却速度/Cs-l5l5l0l590l30l025l025l03030801.3 淬火介质的选择依据公司现行生产汽车轮毂轴管的批量很大,若采取矿物油处理,极易起火且成本较高,以往生产中一直采用水淬。通过分析、对比和试验,发现应力开裂的原因正是由于水的冷却特性造成的。考虑到轴管材料为40mnBH钢,工件截面尺寸较大,外部为阶梯状,内腔形状复杂,生产批量大,表面较粗糙,从图22中两种有代表性的淬火剂及其与自来水、快速淬火油冷却特性的比较可以看出,不同淬火剂的冷

11、却速度差别较大。水基聚合物淬火液在低温具有与油相近的冷速,比较适合轴管的要求。这种淬火液不含矿物油、亚硝酸盐等对人体有害的物质,淬火时不燃烧、不产生烟雾。浓度为8%l0%的水基F-2000淬火液冷却速度介于水和油之间。由于它的蒸汽膜阶段很短,能够使工件上不同部位几乎同时迅速进入沸腾,并形成较高的冷却速度;而在低温阶段(即对流冷却阶段,冷速降低,冷却非常缓和,减小了马氏体转变的组织应力,大大降低了工件淬火畸变和开裂的危险。图2 不同种类淬火介质的冷却性能Fig.2 The cOOiing effects Of different typicai guenchants2 试验过程与其他类型的聚合物

12、淬火剂一样,影响F-2000淬火液冷却性能主要因素是浓度、淬火液温度和搅拌条件。从图2可以看出,F-2000淬火液的冷却速度随着溶液浓度的提高而降低,而在同一浓度下,冷却速度随着温度的提高而降低。因此,必须进行以下几个方面的准备工作。2.1 原系统的切换(1为保持淬火液质量稳定,避免细菌繁殖及油类物质混入F-2000淬火液,公司对淬火设备的各个系统进行了彻底清理,主要包括淬火槽、内外喷泵、管道、阀门、储存罐、换热器等。凡是在淬火过程中与淬火液相接触的部位均须清理干净。(2为尽量消除蒸汽膜阶段的影响,使冷却速度和介质温度均匀,有效保证轴管整体的充分淬硬和综合力学性能,为淬火装置设置了专门的搅拌系

13、统。其搅拌功率可以根据表2确定。表2 容积和搅拌功率对照表Table2 The comparison of the Volume and stirring power容积/m3搅拌功率(WL-1油水基淬火液水7.512 1.20 1.10 1.00>12 1.40 1.20 1.00搅拌形式可以采取泵循环,也可采用螺旋桨搅拌的形式。搅拌需要有导流管或导流板,并要插入到液面下一定的深度,例如<300mm。否则会卷入空气,延长膜态沸腾冷却,致使冷却不均,反而加大了畸变和开裂的倾向。(3为了稳定和优化淬火液的冷却过程,防止过度蒸发,使工件淬火质量稳定,F-2000淬火液的温度应控制在合适

14、的范围内,这就要求配备淬火液的冷却控温设施。由于调好浓度的淬火液中通常90%左右都是自来水,液温对淬火液冷却性能的影响与水温对自来水冷却性能的影响相似。据此为淬火装置配置了专用自动温度控制装置,以确保工件对淬火温度的要求。槽液温升可按下式进行计算:!c=mC1(c1-c'1/TVC2式中:!c槽液的温升,C;m一次淬火工件及卡具的最大质量,kg;C1工件比热容,J/(kgC;C2聚合物的比热容,可近似地认为与水的相同;c1工件开始淬火时的温度,C;c'1工件淬火终了温度,可取60C;V槽液的体积,L。2.2 F-2000淬火液的配制根据F-2000的冷却性能及生产厂家的建议,淬

15、火液的浓度按10%左右进行配制。淬火系统清理干净后经生产厂家确认,并对水质进行了化验,检验合格后配制淬火液,浓度检测采用折光仪或粘度仪,但经实际检测,用粘度仪测量比用折光仪准确。3 试验方案及结果在正式使用F-2000淬火液之前,为了确保生产的正常进行,对轮毂轴管采用F-2000淬火液进行试验。试验参数如下:工件状态为机械粗加工,工件材料为40MnBH钢,淬火槽容积3m3(循环搅拌,热处理工艺:840C>80min+590C>120min(属汽车轮毂轴管热处理正常工艺。试验结果见表3。从表3可以看出,在相同的热处理加热条件下,使用浓度为10%的F-2000淬火液淬火冷却的产品,其综

16、合力学性能、金相组织级别、一次性合格率及开裂率均明显优于用水的。表3 试件采用不同淬火介质进行处理的结果对比Table3 The comparison result of different guenchants after heat treatment淬火介质0S/Mpa0b/Mpa65(%(%U KU/Jmm-2一次交验合格率(%组织级别开裂率(%F-2000力学性能7307107058108158102223216665651781751749212(14级合格0.46水力学性能6506506557757657701720196562631421381557523(14级合格7.12技术

17、要求>550>700>12>40>604 结语(1采用F-2000淬火液可提高产品质量,显著改善汽车轮毂轴管热处理后的组织以及综合力学性能,增强了汽车行驶的安全性,减少了废品。(2正式使用F-2000淬火液以后,经过近10个月发现该淬火液在10%的浓度下,依然能够保持较为缓慢的低温冷却速度质量。(3F-2000淬火液使用过程中,对溶液温度、浓度敏感,要加强控制和检测。(4F-2000淬火液不含亚硝酸盐等有害物质,使大型渗碳齿轮圈热处理畸变与控制程 里1,程 方2(1.重庆重型铸锻厂,重庆 400083;2.重庆邮电学院,重庆 400065Heat Treatmen

18、t Distortion of Heavy Carburizing Gear Ring and Its ControlCHENG Li 1,CHENG Fang 2(1.Chongging Heavy-duty Forging and Casting Plant ,Chongging 400083,China ;2.Chongging Post and Telecommunication University ,Chongging 400065,China 中图分类号:TG162.73 文献标识码:B 文章编号:0254-6051(200503-0088-03作者简介:程 里(1962,男,四

19、川合江人,高级工程师,主要从事金相分析、力学性能试验和热加工工艺评审工作。联系电话:023-*,023-*收稿日期:2004-07-27大型齿轮圈是焊接重载齿轮的外圆工作部分,其结构见图1。由于缺少内部支撑,该齿轮圈在渗碳淬火热处理过程中会出现明显的尺寸和形状变化,而渗碳层的加工余量很小,给机械加工造成困难。笔者就生产现场中出现的热处理畸变及预防措施作必要的分析。图1 齿轮圈实物照片Fig.1 The picture of gear circle1 大型齿轮圈结构和热处理技术要求1.1 齿轮圈结构及加工工序大型齿轮圈的齿顶外圆尺寸!2000!2500mm ,圈厚240mm 。形状基本对称,质量达45t 。其传动功率非常大,变速精确,动力传递有较大的冲击现象。为防止齿轮齿根断裂、表面硬化层压碎和齿面剥落,对齿面进行5.05.5mm 的深层渗碳,以提高其接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。加工工序:!齿轮圈一般采用20CrMnMo 或17CrNiMo6钢锭锻造(3镦3拔-冲孔-芯轴扩孔-组织正常化(正火+回火-粗加工-渗碳热处理。"将齿轮圈与ZG310-570铸钢轮毂堆焊组合成大型重载齿轮-去应力退火-焊缝探伤-精加工。1.2 热处理特点(1要求对齿轮圈进行长时间齿面高温深层渗碳,空冷后高温回火,然后淬火再回火。(2齿轮圈热容量大,