【正文】 外圓熱處理后允許變曲量及軸、套和環(huán)類零件內(nèi)孔熱處理后的允許變形量參見(jiàn)表 51 和 52. 孔徑公稱尺寸 10 11 18 19 30 31 50 51 80 81 120 121 180 181 260 261 360 361 500 一般孔 . 余量 復(fù)雜孔余量 注： ，應(yīng)選用上限，薄壁零件（外徑 /內(nèi)徑2 者 ） 應(yīng)取上限。 直徑或厚度 50~80mm，硬度≥ 32HRC 直徑或厚度≤ 50mm，硬度≥ 45HRC 回火后硬度檢驗(yàn)允許有軟點(diǎn)，但不得有軟帶。 80mm 以上短實(shí)心軸可取下限。 ，全部淬火零件的變形量，特殊零件另行協(xié)商解決。 外觀 經(jīng)調(diào)制處理后，用肉眼觀察零件表面有無(wú)裂紋，燒傷等缺陷。 4.調(diào)制零件淬火硬度用洛氏硬度計(jì)檢驗(yàn)，對(duì)于尺寸較大者，可用手錘式硬度計(jì)檢驗(yàn)。 2.檢驗(yàn)硬度前，應(yīng)將零 件表面清理干凈，去除氧化皮，脫碳層及毛刺等。 40Cr 調(diào) 質(zhì)后組織見(jiàn)圖 6，其硬度值見(jiàn)表 4。 圖 5 40Cr 鋼正火后的組織（ 4%硝酸酒精） 表 3 40Cr 退火、正火的布氏硬度（平均值） 試樣編號(hào) 試樣 熱處理工藝 硬度值 HB 1 40Cr 850℃隨爐冷卻 176 2 40Cr 850℃空冷 198 調(diào)原始組織為熱處理的金相組織 調(diào)質(zhì)熱處理是淬火加高溫回火，其室溫組織為回火索氏體。 圖 4 淬火加高溫回火工藝曲線圖 金相分析 正火熱處理的金相分析 正火是加熱、保溫后在空氣中冷卻，其冷卻速度比爐冷快，珠光體轉(zhuǎn)變溫度低，因此正火后獲得的珠光體比退火后的珠光體細(xì)，正火后組織為鐵素體加珠光體以及可能出現(xiàn)的魏氏組織。采用空冷。 圖 2 淬火工藝曲線圖 回火工藝的制定 低溫回火 圖 3 為淬火加低溫回火工藝曲線圖，亞共析鋼的低溫回火溫度為 150～ 300℃。通過(guò)高溫回火，得到以均勻回火索氏體為主的顯微組織。 圖 1 正火工藝曲線圖 淬火工藝的制定 40Cr 材質(zhì)是淬硬性和淬透性較高的一種材料，它在淬火時(shí)是會(huì)產(chǎn)生較大應(yīng)力的，一般情況下要想保證它不淬裂，就需要從工藝上進(jìn)行保證，比如淬火劑改用油，而不是用水淬 。工件經(jīng)加熱、保溫后冷卻，獲得均勻的細(xì)珠光體組織。 圖 1 為正火工藝曲線圖，其 工藝是：加熱溫度： AC3+（ 30～ 50）℃，由此確定加熱溫度為為 850℃；保溫時(shí)間為： 120min。補(bǔ)救辦法是對(duì)在第一類回火脆性區(qū)進(jìn)行回火的工件，按返修規(guī)范重新淬火并避開(kāi)該脆性區(qū)進(jìn)行回火；對(duì)因在第二類回火脆性區(qū)回火而未快冷的工件，可采用稍高一些的溫度進(jìn)行短時(shí)回火并快冷。補(bǔ)救辦法是按前述返修規(guī)范重新淬火并回火。生產(chǎn)中主要從以下幾方面來(lái)考慮： 回火缺陷 （ 1）硬度不合格 回火后過(guò)高一般是回火不充分所造成的，補(bǔ)救辦法是按正常回火規(guī)范重新回火。 變形和開(kāi)裂不僅與淬火工藝有關(guān)，而且和工件的設(shè)計(jì)與選材、柸料的冶金與鍛造質(zhì)量、預(yù)先熱處理、冷熱加工的配合等均有密切關(guān)系。淬火內(nèi)應(yīng)力按其形成的原因，可分為兩類： 它是在加熱和冷卻過(guò)程中，由于工件各部分間存在溫差所造成的熱脹冷縮先后不一致而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。因此，在淬火時(shí)，最大限度的減小工件的變形和防止開(kāi)裂是一個(gè)必須注意的重要問(wèn)題。 工件在介質(zhì)中移動(dòng)不充分，淬火時(shí)堆在一起，工件表面有氧化皮等污物附著以及冷卻介質(zhì) 混有肥皂、油污等，都會(huì)造成工件冷卻不均勻，使局部小區(qū)域發(fā)生高溫轉(zhuǎn)變而形成軟點(diǎn)。造成軟點(diǎn)的原因： 鋼中存在大塊鐵素體或帶狀組織。 軟點(diǎn) 工件上硬度不足的小區(qū)域稱為軟點(diǎn)。造成原因是冷卻介質(zhì)選擇不當(dāng)，冷卻介質(zhì)溫度過(guò)高或老化及工件尺寸太大等。 過(guò)共析鋼因過(guò)熱奧氏體溶有過(guò)量的碳和合金元素，使 Ms點(diǎn)大為降低，以致淬火后因殘留大量奧氏體而降低硬度。 淬火硬度不夠 硬度不夠是指整個(gè)工件或較大區(qū)域內(nèi)硬度達(dá)不到技 術(shù)要求。過(guò)燒組織晶粒極為粗大，晶界有氧化物網(wǎng)絡(luò)，鋼的性能急劇降低。淬火過(guò)熱可以返修，返修前需進(jìn)行一次細(xì)化組織的正火或退火，再按正確規(guī)范重新加熱淬火。 過(guò)熱和過(guò)燒 加熱溫度過(guò)高，或在高溫下加熱時(shí)間太長(zhǎng)，引起奧氏體晶粒粗化，淬火后得到粗針狀馬氏體的現(xiàn)象，稱之為過(guò)燒。 。在保證工件淬火硬度和組織的前提下，盡量采用較低的加熱溫度，采用最短的加熱時(shí)間。 對(duì)需要控制氧化脫碳的工件，可采用下列措施。脫碳時(shí)工件表面碳貧化從而導(dǎo)致工件淬火硬度和耐磨性降低。 熱處理常見(jiàn)的缺陷及防護(hù)措施 氧化和脫碳 氧化時(shí)指鋼表面的鐵被氧化成氧化鐵；脫碳是指鋼表面的碳分被氧化成 CO、 CH4等氣體，是鋼表 面的含碳量降低?；ㄦI采用中頻加熱，淬硬層深度增加至～ 5mm，疲勞強(qiáng)度提高，經(jīng) 2500Hz 中頻淬火并 200℃低溫回火，表面硬度為 53～ 55HRC，據(jù)測(cè)量齒的根部有 589～ 736N/mm178。 （ 4） 248。 經(jīng)過(guò)回火后的金相組織為：回火索氏體和回火屈氏體。 10℃，回火時(shí)間為 120min。 。待盤部 外圓降至 750℃左右，將工件整體投入油中冷卻，這樣，解決一個(gè)工件要求兩種硬度的要求，同時(shí)解決法蘭盤與桿部相連處易產(chǎn)生開(kāi)裂的問(wèn)題，既可保證盤部硬度，又減少變形，避免開(kāi)裂。首先是桿部和花鍵部分先淬入 10%的 NaCl 水溶液中，水溫加熱到 50℃左右 ,待桿部和花鍵部分在熱 NaCl 水溶液中冷卻到本體降到 600℃左右時(shí)，立即由溶液中提出，再將工件整體投入油中冷卻，溫度為 60～ 80℃。 （ 860177。為達(dá)到要求性能，調(diào)質(zhì)工藝采用以下措 施： ，淬火后再 1/4 直徑處硬度應(yīng)大于 45HRC，淬火組織為半馬氏體。正火后的硬度為 197～ 207HB，易于切削加工。其工藝是：加熱溫度為： 820～ 870℃。 工藝說(shuō)明如下： （ 1） 驅(qū)動(dòng)軸零件經(jīng)鍛造后（ 40Cr 鋼鍛造溫度始鍛溫度為 1100℃，終鍛溫度為 800℃）進(jìn)行正火處理。 熱處理工藝的確定 下料→鍛造→正火（預(yù)先熱處理）→粗加工→調(diào) 制 → 248。田間試驗(yàn) 500h 未發(fā)現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。 試驗(yàn)表明，采用第一種工 藝方案時(shí)，由于強(qiáng)度比較低，當(dāng)與行星架錐度緊配合比較好時(shí)，常在錐度部分與法蘭盤連接處發(fā)生剪切斷他過(guò)過(guò)渡區(qū)的材料剪切強(qiáng)度，驅(qū)動(dòng)軸將在花鍵根部迅速剪切斷裂，壽命更低。的壓應(yīng)力，由于是通花鍵，可以一次連續(xù)淬火，沒(méi)有過(guò)渡區(qū)。90 外圓高頻淬火目的是提高耐磨性，其與法蘭盤連接處直徑大，應(yīng)力小，故強(qiáng)度足夠。 花鍵軸：棒料鉆孔→調(diào)質(zhì)→加工成形→花鍵中頻淬火。 工藝路線如下： 法蘭盤：鍛造 →調(diào)質(zhì)→加工成形（花鍵孔只加工內(nèi)孔，鍵槽未拉）→ 248。 在設(shè)備條件不變的情況下，第二種方案的生產(chǎn)周期比較長(zhǎng)，生產(chǎn)成本較高。 該工藝方案的優(yōu)點(diǎn)是：克服了第一方案的調(diào)質(zhì)效果不良，以及錐度與花鍵交界危險(xiǎn)斷面處恰好是高頻淬火熱影響處的弱點(diǎn)，其使用性能將比第一方案大為改善。23）→ 248。23 孔（應(yīng)留加工余量，以備擴(kuò)孔成 248?；ㄦI與錐度交界處恰好是花鍵高頻淬火的過(guò)渡區(qū)（熱影響區(qū)），此處的強(qiáng)度比未經(jīng)表面淬火的還差，而又是應(yīng)力集中的危險(xiǎn)斷面。 該工藝方案的缺點(diǎn)是：加工余量大，浪費(fèi)材料，調(diào)質(zhì)效果不好。90 圓柱面與花鍵兩處高頻淬火。當(dāng)強(qiáng)度較高時(shí)，采用較低的回火溫度，反之選用較高的回火溫度。 (2)最終熱處理 調(diào)質(zhì)鋼的最終熱處理是淬火加高溫回火。 40Cr 熱處理工藝特性 (1)預(yù)備熱處理 調(diào)至鋼經(jīng)加熱后，必須 經(jīng)過(guò)預(yù)備熱處理來(lái)降低硬度，便于切削加工，消除熱加工時(shí)造成的組織缺陷。驅(qū)動(dòng)軸材料依據(jù)其工作條件選用，中型重車選用 40Cr，重型載重車選用 40CrMnMo。通常是輕型車、尺寸較小的驅(qū)動(dòng)軸選用中碳鋼；重型車、尺寸較大和工作應(yīng)力大的驅(qū)動(dòng)軸選用淬透性和強(qiáng)韌性較好的合金鋼。 4. 拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)軸生產(chǎn)工藝路線及分析 拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)軸的選材 按照驅(qū)動(dòng)軸對(duì)材料力學(xué)性能的要求，驅(qū)動(dòng)軸常用材料是中碳鋼或中碳合金鋼，如 4 40Cr、 40MnB、 40CrMnMo 等。例如低合金高強(qiáng)度鋼當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò) %，雖然，隨著碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增高強(qiáng)度持續(xù)增高，但鋼的韌性特別是斷裂韌度顯著下降。加入能抑制ε 溶解和 Fe3C 析出的合金元素 Si 等，提高回火穩(wěn)定性，將一類回火脆性的溫度提高。應(yīng)用于航空航天結(jié)構(gòu)的低合金超高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼就是以調(diào)質(zhì)鋼為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的。調(diào)質(zhì)鋼不一定都進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，因?yàn)榛鼗鹚魇象w組織不能充分發(fā)揮碳提高鋼的強(qiáng)度方面的潛力，所以當(dāng)零件以提高強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度為主要目的時(shí)，可采用淬火加低溫回火代替調(diào)質(zhì)。 最終熱處理為調(diào)質(zhì)，碳鋼淬火溫度為 Ac3+(30~50)℃ ，合金鋼 可適當(dāng)提高淬火溫度，回火溫度為 500~650℃，具體回火溫度按硬度取，要求強(qiáng)度高的選下限。對(duì)合金含量較低的鋼，可采用正火或完全退火，對(duì)合金含量較高的鋼采用正火加高溫回火做預(yù)備熱處理。具有較高的強(qiáng)度和硬度，調(diào)質(zhì)后可獲得回火索氏體具有較高的強(qiáng)度、塑性、韌性、疲勞極限、斷裂韌度和較低的韌脆性轉(zhuǎn)折溫度，可以滿足工件使用的性能要求，少量合金元素的加入顯著增加了鋼的淬透性，一般采用油淬，油淬的臨界直徑是 30~40mm，適用制造較重的調(diào)質(zhì)件，如機(jī)床主軸、 汽車、拖拉機(jī)上的連桿、螺栓等。 組織轉(zhuǎn)變及淬透性 40Cr 是調(diào)質(zhì) 鋼，用于制造在重載荷作用下同時(shí)又受沖擊載荷作用的一些重要零件，要求零件具有高強(qiáng)度、高韌性相結(jié)合的良好的綜合力學(xué)性能。 可推遲珠光體相變，使 Ms 點(diǎn)降低，提高過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，從而降低淬火臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性。 可提高α相的再結(jié)晶溫度，使鋼中明顯出現(xiàn)回火脆性，可改變鋼的各相組織，增加珠光體數(shù)量。顯著阻礙碳化物的聚集，阻礙鋼在回火時(shí)消除各類畸變的作用，而且一般都推遲了淬火鋼α相的回復(fù)、再結(jié)晶和碳化物聚集過(guò)程，從而抑制了鋼的硬度、強(qiáng)度的降低，增強(qiáng)了鋼的回火穩(wěn)定性。 如果形成難溶解的特殊碳化物，則在加熱時(shí)，如果保溫時(shí)間不足，將會(huì)得到成分極不均勻的奧氏體。顯著的將α相的再結(jié)晶溫度推向高溫，使鋼中明顯出現(xiàn)回火脆性，強(qiáng)烈的阻止馬氏體分解的進(jìn)一步發(fā)展，可改變鋼的各相組織，增加珠光體數(shù)量。在鋼中可形成碳化物，其為過(guò)渡過(guò)度族元素，在周期表中位于鐵的左邊，可降低鋼的共析點(diǎn)含碳量以及碳在 γ 中的最大固溶度，大量加入可使 γ 相區(qū)消失，得到全部鐵素體組織。 主要目的是增大鋼的淬透性，全部淬透零件在高溫回火后可獲得高而均勻的綜合力學(xué)性能，特別是高的屈強(qiáng)比，顯著強(qiáng)化鐵素體，比在一定范 圍內(nèi)還能提高鋼的韌性。可顯著地減慢馬氏體在較低溫度的分解，但不減慢在 400～ 500℃回火時(shí)馬氏體的分解，顯著阻礙碳化物的聚集，阻礙鋼在回火時(shí)消除各類畸變的作用，而且一般都推遲了淬火鋼α相的回復(fù)、再結(jié)晶和碳化物聚集過(guò)程，從而抑制了鋼的硬度、強(qiáng)度的降低，增強(qiáng)了鋼的回火穩(wěn)定性。其對(duì)碳在奧氏體中的擴(kuò)散系數(shù)影響不大，對(duì)奧氏體形成速度無(wú)甚影響，可升高 A1 點(diǎn)，相對(duì)的減緩了奧氏體的形成速度。 應(yīng)用舉例：較重要的調(diào)質(zhì)件如汽車轉(zhuǎn)向螺桿，連桿螺栓，進(jìn)氣閥，齒輪等。 3 40Cr 的基本性質(zhì) 40cr 的化學(xué)成分及力學(xué)性能 化學(xué)成分： 碳的含量為 ~% 硅的含量為 ~% 錳的含量為 ~% 鉻的含量為 ~% 力學(xué)性能： 退火硬度：小于 207HBS 正火硬度：小于 250HBS 調(diào)制處理：試樣直徑為 25mm, 850℃淬火加熱油淬 520℃回火后，抗拉強(qiáng)度為 980 兆帕，屈服點(diǎn)為 785 兆帕，斷面收縮率為 45%，沖擊吸收功為 47J,沖擊韌性為 千焦 /平方米 特性：調(diào)質(zhì)后，有良好的綜合性能，低溫沖擊性良好，缺口敏感性較低，有好的淬透性，正火調(diào)質(zhì)后加工性能良好。磨削后存在的磨痕深度不大于 ，同一橫斷面不允許超過(guò)兩處。 驅(qū)動(dòng)軸表面不應(yīng)有折疊、凹陷、砸痕、裂紋等缺陷。 驅(qū)動(dòng)軸磁力探傷后應(yīng)退磁。 粗糙度：法蘭盤安裝端面不大于 ，非加工及桿根部圓角為毛坯表面，經(jīng)過(guò)加工的桿部不大 于 （噴丸處理允許增大到 ），桿根部圓角不大于 ，花鍵外圓定心表面不大于 ，花鍵齒側(cè)定心表面不大于 ，與軸承配合表面不大于 。在保證驅(qū)動(dòng)軸性能指標(biāo)要求條件下，也允許采用其它熱處理工藝，如正火處理后表面中頻淬火工藝。 拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)軸的性能要求 拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)軸是傳遞扭矩的重要部件，要求材料有足夠的抗彎強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和較好的韌性，耐磨性，具有合理的最佳靜扭強(qiáng)度和抗扭轉(zhuǎn)疲勞性能，要求其桿部硬度為