曲軸是汽車上的重要零件，在熱處理過程中要承受巨大的應(yīng)力和摩擦力，因此我們通常通過對曲軸進(jìn)行熱處理以提高它的硬度、耐磨性和使用壽命。但是，工件在熱處理過程中會產(chǎn)生一些淬火缺陷，今天，我們就重點分析一下大直徑曲軸采用中頻感應(yīng)加熱設(shè)備進(jìn)行熱處理產(chǎn)生殘留應(yīng)力的原因及其新工藝改進(jìn)。

大直徑曲軸是大型鍛件，工件直徑為220mm，工件材料為42CrMoA鋼。其加工工序為：鍛坯-粗車-調(diào)質(zhì)-半精車-定形（中間退火）-精車-中頻淬火-磨削-成品。一般來說，機加工使工件表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，定形是為了去除機加工后出現(xiàn)的拉應(yīng)力，而中頻感應(yīng)加熱淬火表面硬化可產(chǎn)生提高曲軸耐磨性與疲勞強度的壓應(yīng)力。但是，對于工件直徑為100mm或以上的曲軸，應(yīng)力情況比較復(fù)雜。熱處理工藝（定形處理）根據(jù)工件表面殘留應(yīng)力實際值確定。

試驗曲軸熱處理工藝有兩種，原工藝為調(diào)質(zhì)-定形，480℃x (10-12)h，空冷-中頻感應(yīng)加熱淬火；改進(jìn)工藝為調(diào)質(zhì)：850℃x(8-9)h淬火，油冷，560℃x(10-12)h 回火，空冷，然后中頻感應(yīng)加熱淬火硬化，取消定形處理。中頻感應(yīng)加熱淬火硬化工藝為：電壓為750-780V，電流為200-210A，功率為150-160kW，淬火加熱時間為1min，冷卻時間為50s，冷卻液為15%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)）AQ251冷卻液；回火工藝為360℃x10h，回火后空冷。

試驗表明，退火曲軸機加工后，表面殘留應(yīng)力為拉應(yīng)力，調(diào)質(zhì)后變?yōu)閴簯?yīng)力。這是由于曲軸直徑大，加熱時不易整體溫度均勻，工件表面與心部存在較大冷速溫差，工件表面和心部溫度和組織均差異較大，并產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力。當(dāng)直徑大時，表面殘留應(yīng)力以熱應(yīng)力為主。定形處理目的是消除或降低殘留拉應(yīng)力，但曲軸調(diào)質(zhì)后，表面處于壓應(yīng)力狀態(tài)，機加工后雖有拉應(yīng)力產(chǎn)生，但拉應(yīng)力較弱，定工件表面仍為壓應(yīng)力狀態(tài)，因而定形處理失去作用；定形處理可使壓應(yīng)力減少10OMPa左右，隨后機加工又出現(xiàn)拉應(yīng)力，使工件中頻感應(yīng)加熱淬火前處于拉力狀態(tài)，這對中頻感應(yīng)加熱淬火硬化不利，增大了工件畸變和校正工作量。試驗表明，調(diào)質(zhì)處理后，工件在約15mm內(nèi)呈壓應(yīng)力狀態(tài)，隨后轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚?yīng)力狀態(tài)，而且工件表面和心部硬度差異較大，表明曲軸淬火未淬透，其殘留應(yīng)力較復(fù)雜。對于尺寸為直徑220mm的大型曲軸，其殘余應(yīng)力受熱應(yīng)力和組織應(yīng)力復(fù)合作用，但以熱應(yīng)力為主，結(jié)果表層為壓應(yīng)力，次表層呈拉應(yīng)力。通過試驗我們得知中頻感應(yīng)加熱淬火硬化后，在表層8mm內(nèi)，壓應(yīng)力達(dá)420MPa左右，然后逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚?yīng)力，壓應(yīng)力最深度層約為13nm。

采用改進(jìn)熱處理工藝取消定形處理后，曲軸畸變量≤1.0mm的占89%，優(yōu)于原熱處理工藝，工件校直率約11%，也較原工藝低（原工藝為15%);并且，由于取消了定形處理，生產(chǎn)成本下降，技術(shù)經(jīng)濟效益明顯。

好了，本文簡單說了曲軸中頻熱處理產(chǎn)生殘留應(yīng)力的原因及改進(jìn)的新工藝，小編更希望您能把這些應(yīng)用到工作中去，生產(chǎn)出高質(zhì)量的曲軸。說實話，曲軸在熱處理過程中還會產(chǎn)生其他缺陷，至于其他方面的缺陷，您可以多看看熱處理方面的書籍，相信您會有一定的收獲。