提高重汽093主軸心部硬度的試驗(yàn)探討

楊延凱

摘要：由于材料淬透性偏低，我公司093主軸滲碳淬火后，無(wú)論AICHELIN還是Ipsen多用爐，都出現(xiàn)了心部硬度低的情況。為解決這一問(wèn)題，我公司技術(shù)工作人員進(jìn)行了一系列的工藝調(diào)整及工藝試驗(yàn)。通過(guò)調(diào)整油淬淬火溫度、淬火油溫度、淬火油攪拌速度、油槽添加新淬火油、相對(duì)降低整爐裝爐量，多種措施綜合調(diào)整淬火冷卻介質(zhì)的冷卻能力，并對(duì)多組試驗(yàn)數(shù)據(jù)及工藝參數(shù)進(jìn)行分析，最終確定了最佳工藝，即：多用爐油淬，淬火溫度900℃，油溫30℃，攪拌速度1500r/min，油槽添加新淬火油3桶，整爐裝爐量74根。工藝參數(shù)確定后，重汽093主軸心部硬度能夠達(dá)標(biāo)。

Abstract： Due to the low hardenability of the material， our company 093 spindle carburizing and quenching， whether AICHELIN or Ipsen multi-purpose furnace， there is a low hardness of the heart. In order to solve this problem， our technical staff carried out a series of process adjustment and process test. By adjusting the oil quenching oil quenching temperature， quenching temperature， quenching oil， stirring speed， adding new quenching oil tank， the relatively lower furnace furnace charging quantity， various measures， a comprehensive adjustment of cooling capacity of quenching cooling medium and the multiple sets of test data and the process parameters were analyzed， and finally the optimum process was determined， i.e.， the multi-purpose furnace oil quenching， quenching temperature 900℃， the oil temperature 30℃， stirring speed 1500r/min， adding new quenching 3 barrels of oil tank， the whole furnace furnace charging quantity 74. After the process parameters are determined， the core hardness of the main shaft of sinotruk 093 can reach the standard.

關(guān)鍵詞：主軸;心部硬度;淬透性;油淬

Key words： main axis;heart hardness;hardenability;oil quenching

0 ?引言

心部硬化是表面硬化處理齒輪硬化層的支撐基礎(chǔ)，心部硬度低會(huì)影響齒輪的承載能力。作為滲碳齒輪的綜合性指標(biāo)，對(duì)承載特性要求是很高的。如果心部硬度偏低，使齒輪材料的屈服點(diǎn)降低，則易產(chǎn)生心部塑性變形，進(jìn)而使齒輪表面硬化層抗剝落性能及齒根彎曲疲勞性能降低。這篇文章是對(duì)我公司重汽093主軸心部硬度偏低原因分析及解決措施。

1 ?工藝調(diào)整及工藝試驗(yàn)總體方案

我公司重汽093主軸本批次材料化學(xué)成分分析結(jié)果表明，含碳量偏下限，材料淬透性較差，心部硬度較難提高（工藝要求：直徑φ52處的心部硬度？叟30HRC）。主要從提高淬火溫度、降低淬火油溫度、提高攪拌速度、油槽添加新淬火油3桶、相對(duì)降低整爐裝爐量的方案。

1.1 工藝調(diào)整措施

①適當(dāng)提高淬火溫度：油淬試驗(yàn)淬火溫度865℃、900℃;②適當(dāng)降低淬火油溫：淬火油溫50℃、30℃;③適當(dāng)加快冷卻速度：油淬攪拌試驗(yàn)速度1500r/min;④適當(dāng)向油槽添加新淬火油：油槽添加新淬火油3桶;⑤適當(dāng)降低整爐裝爐量：模擬093主軸裝爐量由滿載94根調(diào)整為74根。

1.2 工藝試驗(yàn)內(nèi)容

①單件試驗(yàn)：油淬淬火溫度由865℃調(diào)整為900℃，試驗(yàn)爐型選擇易普森2#多用爐;②單件試驗(yàn)：油淬淬火油溫由50℃調(diào)整為30℃，試驗(yàn)爐型選擇易普森2#多用爐;③單件試驗(yàn)：油槽攪拌速度由1050r/min調(diào)整為1500r/min，試驗(yàn)爐型選擇易普森2#多用爐;④單件試驗(yàn)：油槽內(nèi)更換3桶新淬火油，試驗(yàn)爐型選擇易普森2#多用爐;⑤單件試驗(yàn)：093主軸裝爐量模擬由滿載94根調(diào)整為74根，試驗(yàn)爐型選擇易普森2#多用爐;⑥整爐試生產(chǎn)試驗(yàn)：綜合各項(xiàng)有效調(diào)整措施后，進(jìn)行整爐試生產(chǎn)，試驗(yàn)爐型選擇易普森2#多用爐。

2 ?工藝試驗(yàn)具體實(shí)施過(guò)程及結(jié)果

2.1 單件油淬提高淬火溫度試驗(yàn)

①試驗(yàn)?zāi)康模禾岣叽慊饻囟葘?duì)093主軸心部硬度的影響;

②試驗(yàn)過(guò)程：選擇易普森2#多用爐，試驗(yàn)將淬火溫度由865℃提高到900℃，追蹤淬火后心部硬度檢測(cè)結(jié)果;

③試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

④試驗(yàn)結(jié)果分析：

從表1可以看出，本批次的093主軸油淬時(shí)，提高淬火溫度，心部硬度有提高，但是仍然不能達(dá)標(biāo)。

對(duì)于滲碳熱處理的工藝時(shí)間可完全保證奧氏體成分的均勻化，提高淬火溫度的目的是提高過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體的轉(zhuǎn)變量，從而提高心部硬度。

2.2 單件油槽降低淬火油溫試驗(yàn)

①試驗(yàn)?zāi)康模航档痛慊鹩蜏貙?duì)093主軸心部硬度的影響。

②試驗(yàn)過(guò)程：選擇易普森2#多用爐。試驗(yàn)將淬火油溫由50℃調(diào)為30℃，追蹤淬火后心部硬度檢測(cè)結(jié)果。

③試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

④試驗(yàn)結(jié)果分析：

由表2可以看出，本批次的093主軸油淬時(shí)，隨淬火油溫的降低，心部硬度有升高趨勢(shì)，但依然不能達(dá)標(biāo)。

2.3 單件油淬提高油槽攪拌速度的試驗(yàn)

①試驗(yàn)?zāi)康模禾岣哂筒蹟嚢杷俣葘?duì)093主軸心部硬度的影響。

②試驗(yàn)過(guò)程：選擇易普森2#多用爐，試驗(yàn)油槽攪拌速度1050r/min與1500r/min，追蹤淬火后心部硬度檢測(cè)結(jié)果。

③試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。

④試驗(yàn)結(jié)果分析：

由表3，可以看出，本批次的093主軸油淬時(shí)，提高油槽攪拌速度，對(duì)心部硬度提高有一定影響，但仍然不能達(dá)標(biāo)。鑒于淬火油槽攪拌速度上限為1500r/min，無(wú)法再提高油槽攪拌速度。故沒(méi)有再進(jìn)一步做提高油槽攪拌速度的試驗(yàn)。

2.4 單件油槽添加新淬火油試驗(yàn)

①試驗(yàn)?zāi)康模河筒厶砑有麓慊鹩蛯?duì)093主軸心部硬度的影響。

②試驗(yàn)過(guò)程：選擇易普森2#多用爐，試驗(yàn)分別添加新淬火油（型號(hào)：Y15-Ⅱ）三桶后（我們采用了添加新淬火油以提高淬火冷卻介質(zhì)的冷卻能力），追蹤淬火后心部硬度檢測(cè)結(jié)果。

③試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4所示。

④試驗(yàn)結(jié)果分析：

由表4可以看出，本批次的093主軸油淬時(shí)，更換新淬火油三桶后對(duì)心部硬度有影響，心部硬度滿足工藝要求，但心部硬度檢測(cè)值處工藝要求下限。鑒于未新添加淬火油的冷卻性能均已滿足我司其他產(chǎn)品的要求，且考慮到新淬火油成本方面的原因，不宜再繼續(xù)做添加新淬火油的試驗(yàn)。

2.5 模擬降低整爐093主軸裝爐量的試驗(yàn)

①試驗(yàn)?zāi)康模航档驼麪t093主軸裝爐量對(duì)093主軸心部硬度的影響。

②試驗(yàn)過(guò)程：選擇易普森2#多用爐，模擬093主軸裝爐量由滿載94根調(diào)整為74根，追蹤淬火后心部硬度檢測(cè)結(jié)果。

③試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表5所示。

④試驗(yàn)結(jié)果分析：

由表5可以看出，本批次的093主軸油淬時(shí)，綜合采取各項(xiàng)措施后，淬火溫度為900℃，淬火油溫度為35℃，油槽攪拌速度為1500r/min，模擬裝爐量為74根（減少裝爐量可在某種程度上提高淬冷烈度以使心部硬度提高），心部硬度能夠達(dá)標(biāo)合格（較試驗(yàn)2.4的心部硬度提高2HRC）。鑒于093主軸裝爐量已減少20根，若再降低裝爐量綜合性價(jià)比將會(huì)較低，故未繼續(xù)做降低整爐093主軸裝爐量的試驗(yàn)。

2.6 整爐試生產(chǎn)試驗(yàn)

①試驗(yàn)?zāi)康模簷z驗(yàn)整爐生產(chǎn)時(shí)工藝的可靠性。

②試驗(yàn)過(guò)程：選擇易普森2#多用爐，試驗(yàn)條件：淬火溫度900℃，油溫30℃，攪拌速度1500r/min，油槽添加新淬火油3桶，整爐裝爐量74根，結(jié)果見(jiàn)表6。

③試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表6所示。

④試驗(yàn)結(jié)果分析：

由表6以及圖1可以看出，采用試驗(yàn)確定的最終工藝，在本批次093主軸整爐試生產(chǎn)時(shí)，心部硬度能夠合格，工藝較穩(wěn)定，適合大批量生產(chǎn)使用。

3 ?結(jié)論

由于考慮到不同時(shí)期鋼材成分的差異性，本組試驗(yàn)結(jié)論只針對(duì)本批鋼材做研究參考?，F(xiàn)小結(jié)如下：通過(guò)采取綜合措施后，093主軸易普森工藝最終確定為：多用爐油淬，淬火溫度900℃，油溫30℃，攪拌速度1500r/min，油槽添加新淬火油3桶，整爐裝爐量74根，093主軸心部硬度合格。對(duì)于用于汽車滲碳齒輪的參數(shù)，要求是很高的，不僅需要達(dá)到一定的抗彎強(qiáng)度，還同樣需要具備足夠的抗沖擊性等。這樣高標(biāo)準(zhǔn)的要求下，有利于控制并減少熱處理時(shí)出現(xiàn)變形的情況，在不斷進(jìn)步的工藝中得到高質(zhì)量的齒輪。

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