销轴淬火裂纹的产生及预防措施

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1、销轴淬火裂纹的产生及预防措施2005年2期摘要：在材料、机加工工艺及热处理设备等条件有限的情况下，通过改进销轴的装炉方式，控制销轴的淬火温度、冷却时间以及冷却介质，可有效防止T8A销轴的淬火裂纹。关键词：销轴；淬火裂纹；冷却介质我公司是专业输配电产品生产企业，在制造的电器产品中，有许多销轴需进行淬火处理或调质以提高它的力学性能。尽管每批处理的销轴数量不多，但由于零件规格杂、批次多、生产周期短，销轴在淬火过程中时常发生淬裂，造成批量报废。在一时难以改变材料、零件加工线路及设备性能的状况下，通过严格控制销轴的热处理工艺，可有效控制淬火裂纹的发生，并在实际生产应用中得到了证实。1　销轴技术要

2、求及加工状态易裂销轴材料为T8A钢，淬火硬度要求为43～48HRC。使用CJK6136普通车床及刀具进行车削，零件加工开关及尺寸如图1所示。由于原材料品质欠佳，因此经粗车后销轴表面存在大量细微龟裂纹。2　销轴淬裂状况本批销轴的实际热处理工艺如表1所示。随机抽部分淬裂销轴观察，裂纹走向比较平直，均为轴向裂纹，由表面裂向心部，为典型的淬火裂纹，如图1所示。裂纹大部分出现在销轴41㎜长度段上，少部分出现在30.5㎜及8.5㎜长度段，说明裂纹的出现与φ11㎜×1.2㎜及φ11.2㎜×1.1㎜二槽边缘处的应力集中有很大关系，裂纹很有可能从二槽边缘处开始形成并发展至一定长度。设备加热温度/℃保温时

3、间/min装炉方式冷却方式处理结果RX3－20－12箱式炉84035铁丝扎串淬火液中停留5～6s再空冷95%淬裂同样，随机抽取15个淬裂销轴进行硬度检查，其中硬度值最大为68HRC，最小63HRC，平均值为64.5HRC，且淬裂销轴的硬度均超过63HRC。在实际生产中，中高碳钢制小尺寸轴类零件（直径φ8～φ14㎜之间）经淬火后，若其硬度＞56HRC，则需注意工件的淬裂倾向。而上述销轴的淬火硬度均＞63HRC，分析其开裂原因，主要是由于本批销轴在冷却过程中从淬火液提出的温度过低导致销轴淬裂。3　原因分析与预防措施3.1　热处理工艺的影响（1）从现场调查并结合检查结果来看，发生淬裂的关键原

4、因是销轴在水中冷却时间控制不当，出水过晚，造成φ12㎜的T8A销轴淬透，由于组织应力及热应力的共同作用，当销轴表面形成的切向拉应力大于轴缶拉应力，且超过材料的断裂强度时，销轴便发生轴向淬火裂纹。（2）销轴的装炉方式及加热参数不适宜。原先销轴用镀锌铁丝扎编成串后入炉加热，且销轴在高温下经过较长时间的保温，而零件出炉后又没经预冷（790℃左右）直接进入淬火淬冷，造成了销轴在炉内受热不均及随后淬冷过程中，上下不同浓度处销轴的冷却状况的差异，铁丝下端销轴更易淬裂。随着加热温度的提高及保温时间的延长，增大了销轴淬裂的倾向。（3）炉温的不均匀性也是值得关注的方面。由于长时间的频繁使用，造成炉丝及炉

5、门的严重损伤，致使在加热过程中，炉口与炉内温度的严重不均。3.2　零件加工工艺影响将原材料车削加工成不同形状、尺寸的工件并不困难，关键是在相对落后的生产设备等条件下，能否保证零部件设计要求是所有工艺人员必须考虑的前提。而作为设计人员，在设计各种零部件时，不仅考虑零部件的使用性能，还应根据加工部门使用的设备现状、加工工序及材料成本等综合情况，来选取适宜的材料作为零件用料。只有从设计用材、材料品质、零件加工工序及机架装备尤其是机加刀具的切削性能、热处理设备及实际执行的热处理工艺等综合方面来改善，才是解决问题的根本。3.3　预防措施（1）针对特定的材质及机加工工艺，在热处理设备条件有限的前提

6、下，首先改变销轴的装炉方式，即将销轴用铁丝扎编成串改为铁盘吊装，见图2，以保证加热、淬冷及出液时销轴温度的均匀与一致性。这点对防止易裂小轴类零件而言很重要，而现场作业员也容易忽视。（2）严格控制軮淬火液中的冷却时间。对易裂销轴在淬火液或水中的冷却时间一般按0.25s/㎜计，并在冷却过程中上下窜动吊盘，以尽量使工件均匀冷却，到时迅速转入油中或空冷（如此处理后，销轴颜色为青灰色，其硬度一般在50～56HRC之间），并将冷至60℃～100℃的销轴立即入炉进行回火。若销轴淬后硬度＞HRC56，需注意销轴的淬裂倾向。因T8A的Ms点为230℃左右，只要控制销轴的出水温度在约230℃，及时油冷或空

7、冷并冷至60～100℃左右温度，及时回火，便可有效防止销轴的淬火裂纹。（3）因T8A材料的Ac1温度为730℃，一般水淬适宜的加热温度为790℃左右，因此将销轴淬火加热温度调整为800℃，保温时间严格按1.2min/㎜共15min（入炉到温后）后即进行淬火。对单层排放销轴而言，在一般箱式炉中加热时，保温时间按1.2min/㎜已跔。改用吊盘吊装后（相当于单层加热），销轴在炉内受热状况趋向一致，同时销轴在水中淬冷时的状态也趋向一致，有利于保证销轴硬