車軸是機(jī)床車輛中較為重要的部件之一，它直接關(guān)系到鐵道車輛行車的安全。低碳鋼車軸表面采用感應(yīng)淬火是提高疲勞壽命較為經(jīng)濟(jì)而有效的方法，高的表面硬度有益于提高輪軸壓裝部位的抗微動(dòng)腐蝕疲勞性能，試樣旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)結(jié)果表明，淬硬層愈深，疲勞強(qiáng)度愈大。另外，淬火車軸表面形成壓應(yīng)力，這種殘余壓應(yīng)力有益于提高疲勞強(qiáng)度和延長疲勞壽命。

對(duì)于絕大部分軸類零件，通常采用高頻或中頻表面淬火來提高其使用壽命。動(dòng)車軸、機(jī)車軸是一種即傳遞動(dòng)力而又起支撐作用的心軸，主要承受彎曲或彎曲疲勞負(fù)荷。統(tǒng)計(jì)表明大多數(shù)的各類軸均因疲勞斷裂和微動(dòng)腐蝕磨損而失效。為了避免發(fā)生脆性斷裂，滿足強(qiáng)度與韌性的要求，目前車軸常采用調(diào)質(zhì)或正火工藝，但往往因疲勞與微動(dòng)腐蝕磨蝕磨損性能欠佳，而沒有達(dá)到應(yīng)有的使用壽命。實(shí)踐表明，在調(diào)質(zhì)或正火的基礎(chǔ)上再施加表面感應(yīng)淬火強(qiáng)化處理，可使服役壽命成倍地延長。因此，這是提高車軸使用壽命的一種重要的工藝方法。車軸表面強(qiáng)化一般主要分噴涂+滾壓強(qiáng)化和感應(yīng)淬火強(qiáng)化兩種，滾壓強(qiáng)化因其強(qiáng)化深度較淺，硬度較低，提高服役壽命有限。

中頻感應(yīng)淬火加熱適中，適合車軸表面加熱深度。表面感應(yīng)強(qiáng)化對(duì)提高車軸的彎曲或扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度、減少對(duì)缺口的敏感性和應(yīng)力集中十分有效。表面感應(yīng)淬火后，由于心部高的有效韌性和塑性，允許其硬化層有較高的硬度，以保持高的耐磨性，強(qiáng)度和殘余壓應(yīng)力，充分發(fā)揮材料抗疲勞的潛力。國外對(duì)車軸中頻感應(yīng)淬火從過去的局部淬火、分段淬火，發(fā)展到現(xiàn)在的表面全長淬火。因此，我們選用49鋼制造車軸，采用正火加中頻感應(yīng)表面全長淬火工藝。

車軸是一個(gè)變直徑的圓柱體，要實(shí)現(xiàn)全長表面淬火在很大程度上都取決于感應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造，加熱用感應(yīng)器的設(shè)計(jì)應(yīng)主要考慮：

（1）使被加熱零件的表面溫度均勻

（2）感應(yīng)器損耗小，電效率高

（3）感應(yīng)器冷卻良好

（4）制造簡單，有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，操作使用方便。車軸加熱感應(yīng)器用矩形紫銅管制造成圓形感應(yīng)器，并通水冷卻，零件加熱后盡可能減少漏磁，提高加熱效率，感應(yīng)器與零件之間的間距盡可能小，但要有足夠的間隙，保證使感應(yīng)器能與車軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)順利進(jìn)行，因此，選擇圓形感應(yīng)器內(nèi)側(cè)與車軸輪座表面之間的距離為5-6mm較為合適。感應(yīng)加熱的電流透入深度與電流的頻率成反比，必須正確選擇中頻發(fā)生器設(shè)備中的中頻電流頻率，以實(shí)現(xiàn)一定加熱深度的感應(yīng)加熱，正確選擇加熱電流頻率可實(shí)現(xiàn)技術(shù)要求，提高熱處理質(zhì)量，充分發(fā)揮設(shè)備的效能，提高生產(chǎn)率，節(jié)省電能。若加熱深度選擇4mm時(shí)，設(shè)備的頻率選擇范圍為1000-1500hz，感應(yīng)器的電頻率選擇與零件的直徑大小有關(guān)，大直徑零件可采用較低的頻率，所以對(duì)于直徑很大的車軸，選擇下限頻率1000hz的可控硅中頻電源作為車軸感應(yīng)加熱的中頻加熱設(shè)備。

車軸中頻感應(yīng)表面淬火，冷卻是關(guān)鍵。因?yàn)檐囕S鋼的含碳量低，臨界冷卻速度高，選擇適當(dāng)?shù)睦鋮s方法和冷卻介質(zhì)，才能使淬火區(qū)獲得馬氏體組織。因此，冷卻器的合理設(shè)計(jì)就顯得至關(guān)重要。所以，噴水圈噴水孔采用多排交叉分布，為防止靠近感應(yīng)器處噴水柱飛濺影響加熱效果，噴水孔與車軸縱向呈40度夾角。另外由于車輛屬階梯狀軸，且階梯差異很大，軸身與輪座半徑相差32mm，為了避免大小軸頸圓角過渡處因冷卻不良而產(chǎn)生回火軟帶，在40度夾角噴射口后面附加幾排與車軸縱向夾角90度的噴水孔，以改善階梯過渡處冷卻效果