卡車(chē)懸掛零部件淬火工藝質(zhì)量檢測(cè)及控制

摘 要：分析了現(xiàn)代重型卡車(chē)懸掛系統(tǒng)零部件熱處理工藝的研究歷史和研究現(xiàn)狀，指出懸掛系統(tǒng)零部件熱處理工藝的重要性，對(duì)熱處理工藝的基本要求和質(zhì)量檢測(cè)及控制方法進(jìn)行詳細(xì)研究，最后總結(jié)將來(lái)熱處理工藝發(fā)展的方向，為提供熱處理工藝提供借鑒。

關(guān)鍵詞：卡車(chē)；懸掛系統(tǒng)；熱處理；淬火

引言

懸架是傳遞作用在車(chē)輪和車(chē)架之間的力和力扭的重要部件，汽車(chē)行駛過(guò)程中懸架系統(tǒng)承受高頻外部激勵(lì)，其質(zhì)量好壞對(duì)汽車(chē)行駛的平穩(wěn)性、安全性起著至關(guān)重要的作用，在高速重載的卡車(chē)中懸架系統(tǒng)質(zhì)量尤為關(guān)鍵。懸架彈簧正在向輕量化、高承載能力、高可靠性的方向發(fā)展。懸架零部件在經(jīng)冷、熱成形后，均需熱處理。熱處理工藝對(duì)懸架系統(tǒng)零件的力學(xué)性能有重要影響，卡車(chē)懸架系統(tǒng)要求較高的強(qiáng)度和疲勞極限，其零部件的熱處理工藝更加關(guān)鍵。

一直以來(lái)，通過(guò)改進(jìn)懸架零部件的熱處理工藝、熱處理介質(zhì)和熱處理設(shè)備，提高汽車(chē)板簧的疲勞強(qiáng)度和使用壽命是關(guān)注的熱點(diǎn)。王于林[1]對(duì)厚板彈簧鋼油淬和后的組織與硬度進(jìn)行了分析。王兆寅[2]對(duì)懸架板簧的加熱爐和加熱工藝做了研究。耿志江[3總結(jié)了多種60Si2Mn彈簧鋼熱處理工藝。劉富強(qiáng)[4]分析了兩種淬火油對(duì)板簧熱處理質(zhì)量的影響?？娙A[5]介紹了一種懸架用60Si2Mn 彈簧熱處理新工藝。李碩[6]設(shè)計(jì)了一種新的板彈簧成形淬火機(jī)提高熱處理質(zhì)量。馮旭東通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析了淬火工藝參數(shù)對(duì)65Mn鋼組織及硬度的影響。

1 卡車(chē)懸掛系統(tǒng)零部件熱處理工藝簡(jiǎn)介

懸架系統(tǒng)的零部件如彈簧、板簧等都要經(jīng)過(guò)淬火、回火等熱處理工藝，熱處理后的硬度是使用時(shí)的強(qiáng)度表征，同時(shí)，零部件的疲勞強(qiáng)度、彈性極限、疲勞壽命等也可通過(guò)熱處理工藝后的硬度值進(jìn)行估算。理論上，淬火+回火的硬度小于50HRC，硬度和疲勞強(qiáng)度呈線(xiàn)性關(guān)系，高硬度還可以提高松弛抗力，但高硬度時(shí)，會(huì)使彈簧鋼缺口敏感性增強(qiáng)，韌性和延展性下降。

由于受冶煉條件、制造工藝、表面質(zhì)量及附加強(qiáng)化工藝的影響，懸架系統(tǒng)的各個(gè)零部件的疲勞壽命可能會(huì)表現(xiàn)明顯差異。因此，如何進(jìn)一步提高懸掛系統(tǒng)零部件的疲勞強(qiáng)度，主要是如何提高熱處理工藝和設(shè)備到達(dá)較好的熱處理效果，仍需進(jìn)一步研究。例如，零部件的化學(xué)表面改性熱處理；噴丸強(qiáng)化、預(yù)壓強(qiáng)化、預(yù)扭強(qiáng)化、壓角強(qiáng)化等都對(duì)零件的疲勞強(qiáng)度產(chǎn)生重要影響。近年來(lái)，為進(jìn)一步通過(guò)熱處理工藝，強(qiáng)化零部件的表面強(qiáng)度、增加壓應(yīng)力、提高疲勞強(qiáng)度，開(kāi)始對(duì)卡車(chē)懸掛系統(tǒng)的板簧等部件進(jìn)行滲氮、低溫液體碳氮共滲或硫氮共滲處理，同時(shí)進(jìn)行噴丸強(qiáng)化，壽命可提高35%以上。由此可見(jiàn)，熱處理工藝對(duì)零部件的疲勞壽命具有很重要的影響。

2 懸掛系統(tǒng)零部件熱處理工藝的質(zhì)量檢測(cè)及控制

對(duì)于一般的懸掛零部件，如熱卷螺旋彈簧、熱彎板簧以及熱沖壓的碟形彈簧德，最好是在熱成形之后，利用其余熱立即淬火。這樣可以省去一次加熱，減少?gòu)椈傻难趸撎汲潭?，既?jīng)濟(jì)又改善了彈簧的表面質(zhì)量。例如60Si2MnA鋼板彈簧目前采用的熱處理工藝是在900-920℃彎片之后，在850-880℃入油淬火。若受條件限制，也可在成形之后重新加熱淬火。

淬火溫度可根據(jù)材料的臨界溫度而定。淬火后材料的金相組織中，應(yīng)無(wú)自由鐵素體和滲碳體，以免導(dǎo)致不均勻變形或疲勞強(qiáng)度的下降。淬火加熱時(shí)，應(yīng)盡量防止氧化和脫碳。為了保證彈簧等零部件的質(zhì)量，在鋼材的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和各種金屬的制造與驗(yàn)收技術(shù)條件中，對(duì)脫碳層的深度都有明確規(guī)定。目前，大型懸掛部件例如板簧成形加熱和淬火加熱，多采用火焰爐或電爐。為了防止或減輕表面氧化和脫碳，得到較高的表面質(zhì)量，最好采用可控制氣氛的加熱爐，或使?fàn)t中氣氛略帶還原性，并采用高溫快速加熱的方法。對(duì)中小彈簧，可用脫氧良好的鹽浴爐進(jìn)行淬火加熱。

一般來(lái)講，淬火宜在油中冷卻，以避免變形和開(kāi)裂。用尺寸較大的碳鋼材料制造的彈簧，當(dāng)要求不高時(shí)可用水冷。然而，為了減小變形量，除了采用正確的加熱和冷卻方法外，有時(shí)還采用專(zhuān)用淬火夾具進(jìn)行成形淬火，例如板簧在彎板機(jī)上淬火，中、小型螺旋彈簧裝在心軸上或?qū)Ｓ脢A具上進(jìn)行加熱和冷卻。彈簧的等溫淬火主要應(yīng)用在要求熱處理變形小和希望獲得良好的塑性和韌性的情況。等溫淬火就是將彈簧加熱到該鋼種的淬火溫度，保溫一定時(shí)間，以獲得均勻的奧氏體組織，然后淬入Ms點(diǎn)以上20-25℃C的熔鹽中，等溫足夠的時(shí)間，使過(guò)冷奧氏體基本上完全轉(zhuǎn)變成貝氏體組織，再將彈簧取出，在空氣中冷卻。這種處理比普通淬火、回火處理的材料具有更高的延展性和韌性，而且彈簧極少變形或開(kāi)裂。如果在等溫淬火后再加一次略高于等溫淬火溫度的回火，則彈性極限和沖擊韌性還能有所提高，而強(qiáng)度并沒(méi)有大的變化。等溫淬火時(shí)，鹽浴的溫度是根據(jù)彈簧所要求的力學(xué)性能決定的，必須嚴(yán)格控制。通常是稍高于該鋼種的Ms點(diǎn)，獲得下貝氏體組織。如溫度偏高，得上貝氏體組織，其硬度較前者低；如溫度過(guò)低，雖能提高彈性極限，但塑性、韌性較差，以致失去等溫淬火的優(yōu)越性。

未來(lái)，隨著卡車(chē)向著重載、輕量化的方向發(fā)展，其熱處理工藝將在以下幾個(gè)方面提出更高的要求：高硬度化，增加碳含量，改善韌度，添加細(xì)化晶粒的元素；降低碳含量，提高疲勞性能，減少夾雜物的數(shù)量和控制夾雜物的形態(tài)，改善鋼材表面狀況，強(qiáng)壓處理，改善彈減抗力等。這些方面，都需要在熱處理溫度的選擇、熱處理介質(zhì)以及熱處理設(shè)備等方面進(jìn)行大膽的改進(jìn)和研究。隨著自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，對(duì)熱處理工藝過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制和精確控制，也將是將來(lái)熱處理發(fā)展的必然趨勢(shì)。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)分析現(xiàn)代重型卡車(chē)懸掛系統(tǒng)零部件熱處理工藝的研究歷史和研究現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)隨著卡車(chē)向著重載輕量化的方向發(fā)展，熱處理工藝提出了更高的要求。通過(guò)總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中的一些先進(jìn)熱處理工藝方法，對(duì)熱處理工藝的基本要求和質(zhì)量檢測(cè)及控制方法進(jìn)行詳細(xì)研究，提出將來(lái)熱處理工藝必將在高硬度化，增加碳含量，改善韌度，添加細(xì)化晶粒的元素，降低碳含量，提高疲勞性能，減少夾雜物的數(shù)量和控制夾雜物的形態(tài)，改善鋼材表面狀況，強(qiáng)壓處理，改善彈減抗力等方面進(jìn)行探索。本文研究為熱處理工藝的質(zhì)量控制和工藝改進(jìn)提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]王于林，王孝軍.60Si2Mn厚板彈簧鋼油淬和PQA淬火劑淬火后的組織與硬度[J].熱加工工藝，1995，（5）：35-36.

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