五十鈴汽車曲軸的熱處理技術解析
2008-08-27熱處理車間承擔著全廠鍛件及相應工裝模具熱處理。長期以來受條件所限，使用的淬火液只有水和普通機油。對于中型合金鋼鍛件，尤其是42CrMo鋼制連桿及五十鈴汽車曲軸鍛件，就因存在“水淬開裂油淬不硬”難題，熱處理質量一直處于不穩定狀態。為此，經過調研和試驗對比，選擇PAG淬火介質，首先應用于42CrMo鋼連桿及五十鈴汽車曲軸的熱處理生產中，取得了顯著成效。
圖1是五十鈴廠為某大型柴油發動機配套生產的42CrMo鋼制連桿鍛件。該連桿從原材料進廠到轉出，需經過下料、粗車外圓、預鍛、終鍛、正火、調質、校正、去應力、酸洗、去氫、磁探等十幾道工序，而且包括桿體在內的大部分表面均不進行切削加工。據統計，該連桿采用水淬時，淬裂率高達40%之多。改用油淬后，淬火硬度偏低，回火后硬度一次交檢合格率僅達60%-70%；即使如此，在隨后的力學性能及金相檢查中仍將有30%～40%的連桿因抗拉強度或沖擊韌度不合格而返工，嚴重時需100%的進行返工，給熱處理生產帶來很大困難。
五十鈴汽車曲軸是一種42CrMo鋼鍛件(見圖2)，鍛后要求進行調質處理。因其截面尺寸相差懸殊，水淬開裂傾向較大，油淬后大截面部位的淬火硬度又偏低，金相組織與力學性能不合格的情況時有發生， 直接影響了曲軸疲勞強度及整機使用壽命。過去我們曾經對工藝進行過多次技術改進，但是收效甚微。
2 淬火液冷卻循環裝置的設計
42CrMo連桿、曲軸，其熱處理主要由推桿式連續熱處理爐生產線承擔。在實際使用中，為保證淬火液的正常使用，須對淬火液溫度進行嚴格的控制。淬火介質的逆溶點為70℃，Z佳使用溫度為(30～60)℃。據此，我們根據推桿爐的生產節拍，經過熱平衡計算，設計了一套與該淬火介質相配套的冷卻循環裝置。(見圖3)由圖3可見，該裝置正常工作時，被鍛件加熱的淬火液通過淬火槽溢流孔流入儲液槽中，由管道泵將淬火液從儲液槽中打入過濾器過濾，再進入板式換熱器中與循環冷卻水進行充分的熱交換后重新進入淬火槽中使用。如此往復循環將淬火液溫度始終控制在工藝要求的范圍內(見圖4)。3 工藝的確定及生產應用
根據有關資料，我們用正交試驗方法對連桿熱處理工藝參數進行了優選，確定出比較適宜的今禹8―20濃度為12%，并在此基礎上，經過補充試驗確定出五十鈴曲軸淬火的濃度為(8―9)％。
隨后我們對連桿及 曲軸進行了生產考核，結果表明，連桿與曲軸的淬火硬度均達到或超過了45HRC，與原來用油淬工藝相比，淬火硬度提高(5～10)HRC。金相檢查表明，回火后的組織狀態較油淬有明顯的改善，故在強度相同的情況下，沖擊韌度比油淬有了大幅度提高，由原來用油淬的80～100J/cm2提高到平均120J／cm2以上，力學性能與硬度的一次交檢合格率分別達到100％和95％。目前，42CrMo鋼制連桿與五十鈴曲軸巳累計生產3萬 余件，不僅淬火效果好，產品合格率高，而且淬火時無煙氣，改善了生產環境。此外，和某廠試用過的幾種國內外水性淬火介質相比，今禹8―20使用濃度低，淬火時帶出量少，消耗成本僅為油淬的(50～60)％，為我廠增產節約、節能降耗帶來較大收益．我廠又將今禹8-20推廣應用于其它特種車輛的大、中型合金鋼鍛件的熱處理中，亦取得良好效果，使我廠合金鋼鍛件“水淬開裂，油淬不硬”的難題得以徹底解決。僅此這一項，每年可為我廠節約輔料消耗及熱處理不良品損失費用20余萬元。
4 結束語
某廠使用淬火介質至今已有3年多時間，累計處理包括42CrMo鋼在內的合金鋼件4000多噸。未發生淬火介質變質，冷卻特性變差等質量問題，對解決42CrMo等合金鋼鍛件“水淬開裂，油淬不硬” 問題效果顯著，并且，使用濃度低，粘度小，淬火時帶出量少，消耗費用僅為油淬的50%一60%，可大大減少生產費用及不良品的損失費用。