汽车半轴热处理工艺
汽车半轴断裂原因分析及对策研究解析
汽车半轴断裂原因分析及对策研究摘要在当今社会，汽车已经走入了寻常百姓的家里，可以说汽车已经成为了我们生活中的一个重要部分。
而半轴是汽车传动系统的一个重要组成部分，它是差速器与驱动轮之间传递扭矩的实心轴，其内端一般通过花键与半轴齿轮连接，外端与轮毂连接。
根据其支承型式不同，可分为全浮式半轴和半浮式半轴。
汽车半轴在使用过程中常出现弯曲、扭曲和断裂以及花键齿磨损或扭斜等敌障。
我们课题将对半轴所出现的断裂问题进行分析，并对其提出相应的对策。
首先是对半轴材料以及处理工艺上进行分析，找出其对于半轴断裂的影响，并提出解决方案；其次是对半轴结构上的受力分析，运用ANSYS有限元分析软件，对半轴模型施加不同作用力，通过分析其位移云图，节点等效应力图，位移矢量图等，分析半轴受力与变形情况，对此在半轴结构上提出相应的解决对策。
最终，我们通过分析研究，发现对于半轴材料及处理工艺上，往往是在材料选取上以及热处理工艺上出现不达标等问题造成的。
而你对于半轴结构的受力分析，我们通过对软件结构进行分析，最终得出半轴两端部以及花键，变直径等应力集处，最容易产生断裂现象，所以在半轴的设计与制造时，应当尽量避免这些不利因素。
关键词汽车半轴全浮式半浮式 ANSYS软件受力分析引言汽车自19世纪末诞生至今100余年期间,汽车工业从无到有,以惊人的速度发展,写下了人类近代文明的重要篇章。
汽车是数量最多、最普及、活动范围最广泛、运输量最大的现代化交通工具。
而汽车半轴是汽车的一个重要部件，它是差速器与驱动轮之间传递转矩的实心轴，其内端一般通过花键与半轴齿轮连接，外端以凸缘与轮毂连接。
汽车半轴的结构形式取决于驱动车轮的结构，根据半轴的受力情况，半轴分为全浮式半轴和半浮式半轴。
由此可见汽车半轴是汽车正常行驶的一个重要的部件，半轴性能的好坏对于汽车的安全行驶起着重要的因素。
我们的课题将对汽车半轴常出现的断裂问题进行分析，通过查找资料并运用ANSYS有限元分析软件，找到半轴断裂原因并提出相应的解决方案。
汽车半轴热处理工艺设计说明
42CrMo的调质工艺曲线
时间min
4、检验 外观：无裂纹，碰伤，变形量≤5％。 硬度：28~35HRC之间 金相组织：回火索氏体+心部3％的铁素体。
5、表面淬火和回火 技术要求：根据半轴杆部直径来确定淬硬 层深度，当б=10 ~20％时，疲劳强度最大， 杆部淬硬层深度应达到直径的15 ％，杆部 硬度要求50~55HRC。
3-2-2、加热温度 根据42CrMo钢的力学性能要求与回火 温度的关系，回火温度取560 ℃。
3-2-3、回火时间 确定回火时间的基本原则：保证工件透 热和组织转变能充分进行。 回火保持时间按经验公式： t=K+AD ≈120min （省略计算） 3-2-4、冷却方式 42CrMo钢中含有Cr元素，回火容易产生 高温回火脆性。为了控制高温回火脆性， 回火后应进行快冷（水冷、K油）。
工艺参数：
变压器匝数
输出电压/V 输出电流/A 输出功率/Kw
32~33：1 加热温度/ ℃ 发电机电流频/Hz 2500 加热时间/s
480 160 75 冷却介质 淬火方式
900
180 乳化液 连续
检验： 硬度： 50~55HRC 硬化层深度：用试块按GB8817-86检验 金相组织：用试块按GB2841-89检验铁素 体量，允许硬化区有少量铁素体存在。
32回火321回火目的减少或消除淬火应力保证相应的组织转变提高钢的韧性和塑形获得硬度强度塑性和韧性的适当配合以满足各种用途工件的性能要求
汽车半轴 热处理工艺说明书
一、半轴 半轴也叫驱动桥。半轴是差速器与驱动轮之间传递 扭矩的实心轴，其内端一般通过花键与半轴齿轮连 接，外端与轮毂连接。 现代汽车常用的半轴，根据其支承型式不同，有全 浮式和半浮式两种。 • 全浮式半轴只传递转矩，不承受任何反力和弯矩， 因而广泛应用于各类汽车上。全浮式半轴易于拆装， 只需拧下半轴突缘上的螺栓即可抽出半轴，而车轮 与桥壳照样能支持汽车，从而给汽车维护带来方便。 • 半浮式半轴既传递扭矩又承受全部反力和弯矩。它 的支承结构简单、成本低，因而被广泛用于反力弯 矩较小的各类轿车上。但这种半轴支承拆取麻烦， 且汽车行驶中若半轴折断则易造成车轮飞脱的危险。
常见汽车级机床用零件机加热处理工艺路线
一、齿轮1.渗碳及碳氮共渗齿轮的工艺流程毛坯成型→预备热处理→切削加工→渗碳（碳、氮共渗）、淬火及回火→（喷丸）→精加工2.感应加热和火焰加热淬火齿轮用钢及制造工艺流程配料→锻造→正火→粗加工→精加工→感应或火焰加热淬火→回火→珩磨或直接使用→调质→3.高频预热和随后的高频淬火工艺流程锻坯→正火→粗车→高频预热→精车（内孔、端面、外圆）滚齿、剃齿→高频淬火→回火→珩齿二、滚动轴承1.套圈工艺流程棒料→锻制→正火→球化退火车削加工→去应力退火→淬火→冷处理→低温回火→粗棒料→钢管退火磨→补加回火→精磨→成品2.滚动体工艺流程（1）冷冲及半热冲钢球钢丝或条钢退火→冷冲或半热冲→低温退火→锉削加工→软磨→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→补加回火→精磨→成品（2）热冲及模锻钢球棒料→热冲或模锻→球化退火→锉削加工→软磨→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→补加回火→精磨→成品（3）滚子滚针钢丝或条钢（退火）→冷冲、冷轧或车削→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→附加回火→精磨→成品三、弹簧1.板簧的工艺流程切割→弯制主片卷耳→加热→弯曲→余热淬火→回火→喷丸→检查→装配→试验验收2.热卷螺旋弹簧工艺流程下料→锻尖→加热→卷簧及校正→淬火→回火→喷丸→磨端面→试验验收3.冷卷螺旋弹簧工艺流程下料→锻尖→加热→卷簧及校正→去应力回火→淬火→回火→喷丸→磨端面→试验验收四、汽车、拖拉机零件的热处理1.铸铁活塞环的工艺流程（1）单体铸造→机加工→消除应力退火→半精加工→表面处理→精加工→成品（2）简体铸造→机加工→热定型→内外圆加工→表面处理→精加工→成品2.活塞销的工艺流程棒料→粗车外圆→渗碳→钻内孔→淬火、回火→精加工→成品棒料→退火→冷挤压→渗碳→淬火、回火→精加工→成品热轧管→粗车外圆→渗碳→淬火、回火→精加工→成品冷拔管→下料→渗碳→淬火、回火→精加工→成品3.连杆的工艺流程锻造→调质→酸洗→硬度和表面检验→探伤→校正→精压→机加工→成品4.渗碳钢气门挺杆的工艺流程棒料→热镦→机加工成型→渗碳→淬火、回火→精加工→磷化→成品5.合金铸铁气门挺杆的工艺流程合金铸铁整体铸造（间接端部冷激）→机械加工→淬火、回火→精加工→表面处理→成品合金铸铁整体铸造（端部冷激）→机械加工→消除应力退火→精加工→表面处理→成品钢制杆体→堆焊端部（冷激）→回火→精加工→成品钢制杆体→对焊→热处理→精加工→表面处理→成品6.马氏体型耐热钢排气阀的工艺流程马氏体耐热钢棒料→锻造成型→调质→校直→机加工→尾部淬火→抛光→成品7.半马氏体半奥氏体型耐热钢（Gr13Ni7Si2）排气阀的工艺流程棒料→顶锻→精压→热处理→精加工→成品8.奥氏体耐热钢排气阀的工艺流程棒料→顶锻→精压→阀面和尾部堆焊耐热合金→热处理→杆部滚压或软氮化→精加工→成品9.半轴调质的工艺流程合金结构钢棒料→锻造成形→正火或退火→机械加工→调质→校直→精加工→成品10.半轴的表面淬火的工艺流程棒料→锻造成形→预先热处理→校直→机械加工→表面淬火→校直→精加工→成品11.柱塞副和喷油嘴偶件的工艺流程热扎退火棒料→自动机加工成型→热处理→精加工→时效→成品12.拖拉机履带板（1）40SiMn2履带板的热处理热轧成形→下料→机加工→热处理→成品（2）ZGMn13履带板的热处理铸造成型→热处理→成品五、金属切削机床零件的热处理1.机床导轨（1）MM7125平面磨床立柱镶钢导轨锻造→正火→机加工→消除应力退火→机加工→淬火→回火→磨（2）M9025工具曲线磨床镶钢导轨锻造→退火→机加工→淬火→回火→磨（3）S788轴承磨床镶钢导轨机加工→消除应力退火→机加工→渗碳→淬火→回火→磨→时效（4）MZ208轴承磨床镶钢导轨锻造→退火→机加工→消除应力退火→机加工→淬火→冰冷处理→回火→磨→时效2.机床主轴（1）CA6104车窗主轴（45钢）下料→粗加工→正火→机加工→高频淬火→回火→磨（2）T68、T611镗床的镗杆及MGB132磨床的主轴（35CrMoAlA钢）下料→粗车→调质→精车→消除应力处理→粗磨→渗氮→粗磨（3）SGC630精密丝杠车床主轴（12CrNi3A）锻造→正火→机加工→渗碳→正火→校直→消除应力→机加工→头部淬火→颈部淬火→回火→磨→时效（4）X62W万能升降台铣床主轴（球墨铸铁QT60-2）铸造→机加工→淬火→回火（5）M1040无心磨床主轴（球墨铸铁QT60-2）铸造→机加工→正火→机加工3.丝杠（1）7级或7级精度一下的一般丝杠（45钢）下料→正火或调质→校直→消除应力处理→机加工（2）6级或6级以上精密不淬硬丝杠（T10或T12钢）球化退火→机加工→消除应力处理→机加工→时效→精加工（3）中大型精密淬硬丝杠（CrWMn）锻造→球化退火→机加工→消除应力→机加工→消除应力→机加工→淬火、回火→冰冷处理→回火→探伤→机加工→时效→精加工→时效→精加工（4）中小型精密淬硬丝杠（9Mn2V）锻造→球化退火→机加工→消除应力→机加工→淬硬淬火→回火→冰冷处理→回火、探伤→机加工→时效→精加工→时效→精加工（5）滚珠丝杠（GCr15，GCr15SiMn）4.弹簧卡头（1）卧式多轴自动车床夹料卡头（9SiCr）锻造→退火→机加工→淬火→回火→机加工→磨开口→胀大定型（2）卧式多轴自动车床送料卡头（T8A钢）锻造→退火→机加工→淬火→回火→磨（3）仪表机床小型专用卡头（60Si2）退火→机加工→淬火→回火→磨（4）磨阀辨机床专用卡头（65Mn）锻造→正火→高温→回火→机加工→淬火→回火→机加工5.摩擦片（1）X62W万能升降台铣床摩擦片（A3）机加工→渗碳→淬火→回火→机加工→回火（2）DLMO电磁离合器摩擦片（65Mn）冲片→淬火→回火→磨（3）电磁离合器摩擦片（6SiMnV）锻造→退火→切片→淬火→回火→磨6.FW250万能分度头主轴（45）锻造→正火→机加工→淬火→回火→机加工7.万能分度头蜗杆（20Cr）正火→机加工→渗碳→机加工→淬火→回火→机加工8.三爪卡盘卡爪（45）正火→机加工→淬火→回火→高频淬火→回火→法蓝→磨加工9.三爪卡盘丝（45）锻造→正火→机加工→淬火→回火→法蓝→磨六、活塞1.20CrMnMo钢制活塞的热处理锻造→正火→检验→机加工→渗碳→检验→正火→淬火→清洗→回火→检验→喷砂→磨削2.钒钢活塞的热处理下料→锻造→检验→预先淬火→球化退火→检验→机加工→淬火→回火→检验→磨削七、凿岩机钎尾锻造→退火→检验→渗碳→检验→淬火→回火→清洗→检验→磨削。
半轴机械加工工艺及工装设计
半轴机械加工工艺及工装设计引言半轴作为汽车传动系统的重要组成部分，其机械加工工艺及工装设计对产品质量和生产效率有着重要影响。
本文将介绍半轴的机械加工工艺和工装设计，以及相关的工艺要点和注意事项。
半轴机械加工工艺半轴机械加工工艺主要包括以下几个步骤：1. 原材料准备选择适用的原材料对半轴的性能和加工工艺都有着重要影响。
通常情况下，半轴的原材料采用优质的合金钢。
在选择原材料时，需考虑到材料的机械性能、抗疲劳性能和耐磨性能等。
2. 材料切割材料切割是半轴加工的第一步，一般采用激光切割或者火焰切割进行。
切割时需要保证切割面的光洁度，以便后续的加工工艺能够顺利进行。
3. 粗加工粗加工是将切割好的材料进行粗糙加工，常见的方法有车削、铣削和钻削等。
在粗加工过程中，需要注意避免过度切除材料，以确保后续加工过程有足够的余量。
4. 热处理热处理是半轴加工中的重要一步，通过热处理可以改善半轴的组织结构和性能。
常见的热处理方法有淬火、回火和正火等。
在选择热处理方法时，需要根据半轴的具体要求和工作条件来确定。
精加工是半轴的最后一步加工工艺，主要包括磨削、车削和镗削等。
精加工过程中需要保证加工精度和表面质量，以满足半轴的装配要求和使用要求。
半轴工装设计半轴的工装设计对加工质量和效率有着重要影响。
以下是半轴工装设计的几个关键点：1. 夹持方式选择半轴在加工过程中需要进行夹持，夹持方式的选择直接影响加工质量。
常见的夹持方式有机械夹持和气动夹持两种，选择合适的夹持方式需要考虑半轴的形状、尺寸和加工要求等。
夹具是夹持半轴的重要组成部分，其设计要考虑到夹持力的大小、夹持点的位置和夹持面的精度要求等。
夹具的设计需要保证夹紧力均匀分布，避免对半轴造成损伤。
3. 定位装置设计定位装置的设计对于保证半轴加工的精度和一致性非常重要。
定位装置的设计要考虑到半轴与夹具之间的位置关系和定位精度要求，确保半轴能够准确地定位在指定位置。
4. 切削液供给半轴的加工过程中需要切削液进行冷却和润滑。
汽车行星和半轴齿轮热处理工艺的改进
切 料一 中频 加热一 热 精锻一 去 飞边一 余 热退火一 抛
丸清 理一 切 削 加工一 渗碳 、 淬火 、 回火一 磨 削加 工 。
齿 轮 的锻 造 余热 退 火 是齿 轮 的 锻坯 在 终 锻切 边 后 ， 以大 约 ４ ～ Ｏ℃／ ｉ 冷 却 速 度 冷 却 到珠 光体 转 Ｏ５ ｍ ｎ的 变温度 （０ ～ ０ ６ ０ ７ ０℃）人炉 并保 温 ９ ｎ后 出炉 窄 ０ｍｉ
提 高 齿 轮热 处理 的生 产 效 率 ？ 关键词 ： 行星 齿 轮 ；半 轴 齿 轮 ；热 处 理
中图 分 类 号 ： ４ ３２ｌ Ｕ ６ ． ８３ 文 献标 识码 ： Ｂ
Ｉ ｐ ｏ ｅ ｅ ｆ Ｈｅ ｔ Ｔｒ ａ ｍ ｅ ｔ Ｐｒ ｃ ｓ ｏ ｕｃ ｍ ｒ ｖ ｍ ｎｔ ｏ ａ ｅ ｔ ｎ ｏ ｅ ｓ ｆ ｒ Ｔｒ ｋ
汽车行星和半轴齿轮热处理工艺 的改进
金 荣 植
（ 尔 滨 汇 隆汽 车 箱桥 有 限 公 司 ， 哈 黑龙 江 哈 尔 滨 ｌ ０ ８ ） ５ ｏ ０
摘 要 ： 过 热 处理 工 艺 试验 汪 明 ： 用 再 加热 淬 火 【艺 ， 通 采 町以 细 化 齿 轮 材 料 的 晶粒 度 和显 微 组 织 ， 善 不 良 的预 处 理 改 组 织 ； 用 中冷 连 续式 渗碳 自动线 进 行 渗 碳 淬 火 ， 仪 可 以 细 化 材 料 的 晶 粒 ， 善 齿轮 的 金 相 组织 ， 且 还 可 以 大 大 采 不 改 而
ｍｉｒ ｓｒ ｃｕ ｅ ｆ ｒ ｔ ａ ｍｅ ｔ ａ ｂ ｉ ｒ ｖ ｄ Ｃ ｂ ｒ ｉ ｇ ｎ ｑ ｅ ｃ ｉ ｇ ｒ ｃ ｎ ｕ ｔ ｄ ｙ ｓｎ ａ ａ ｔｍａｉ ｃ ｏ ｔ ｔ ｒ ｏ ｐ ｅｒ ｔ ｎ ｃ ｎ ｅ ｍｐ ｏ ｅ ． ａ ｕ ｚ ｎ ａ ｄ ｕ ｎ ｈ ｎ ａ ｅ ｏ ｄ ｃ ｅ ｂ ｕ ｉ ｇ ｎ ｕ ｏ ｔ ｕ ｅ ｉ ｃ
汽车半轴标准qct294—1999
中华人民共和国行业标准QC/T 294 —1999代替ZB T21 004 —89汽车半轴技术条件1主题内容与适用范围本标准规定了汽车半轴的技术要求、试验方法、检验规则及对标志、包装、运输、贮存的要求。
本标准适用于非转向桥厂定轴载质量13t及13t以下各种汽车（矿用车除外）的全浮式半轴及半浮式半轴。
2引用标准ZB T21 003汽车半轴台架试验方法3术语汽车半轴静扭强度失效后备系数K式屮筑嗣一半轴破坏扭矩，N皿矚一半鏈计算扭矩，4技术要求4. 1产品应符合本标准要求，并按经规定程序批准的图样及技术文件制造。
4. 2在保证产品设计性能要求条件下，推荐采用的半轴材料牌号为40Cr、42CrMo 40MnB 40CrMnMo 35CrMo 35CrMnS、40CrV和45 号钢，也允许采用能满足本标准要求的其他材料。
4. 3半轴热处理工艺，推荐采用预调质处理后表面中频淬火处理工艺。
预调质处理后心部硬度为HRC2牛30;中频淬火处理后杆部表面硬度不低于HRC52花键处允许降低3个硬度单位，杆部硬化层深度范围为杆部直径的10〜20%,硬化层深度变化不大于杆部直径的5%,杆部圆角应淬硬，法兰盘硬度不低于HRC24在保证半轴性能指标要求条件下，也允许采用其他热处理工艺，如正火处理后表面中频淬火工艺。
4. 4 感应淬火后半轴的金相组织a.预调质处理后表面中频淬火处理，硬化层为回火马氏体，心部为回火索氏体；b.正火处理后表面中频淬火处理，硬化层为回火马氏体，心部为珠光体加铁素体。
4. 5粗糙度：法兰盘安装端面不大于Ra3. 2,非加工杆部及杆根部圆角为毛坯表面，经过加工的杆部不大于Ra6. 3 （喷丸处理允许增大到Ra 12.5 ），杆根部圆角不大于Ra3. 2,花键外圆定心表面不大于Ra 0.8，花键齿侧定心表面不大于Ra3. 2,与轴承配合表面不大于Ra 0.8。
4. 6当以半轴轴线为基准时，有关部位的形状和位置公差应符合以下规定：a.法兰盘安装面的端面全跳动公差等级不低于9级；b.与轴承配合的轴颈表面径向圆跳动公差等级不低于7级，c.与轴封配合的轴颈表面径向圆跳动公差等级不低于9级；d.花键定心表面的径向圆跳动公差等级不低于10级，e.杆部表面的径向圆跳动公差等级不低于12级；f.法兰螺栓孔的位置度公差不大于© 0.2mmE、4 . 7半轴磁力探伤后应退磁。
车半轴淬火缺陷分析及热处理工艺改进
［７］陆兴．热处理疋税基础［Ｍ］．机械工业出版社，２００７。
１７５．
［８］应跃明．浅谈４０Ｃｒ钢重簧零件的调质处理口］．工艺技 术，２００５，（７）；２６．
［９］张启军．４０Ｃｒ轴擞零件的淬火工艺改进口］，热处理，
第１８卷第４期 ２００８年１２月
湖南工程学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｕｎａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖ０１．１８．Ｎｏ．４ Ｄｅｃ．２００８
４０Ｃｒ钢汽车半轴淬火缺陷分析及热处理Ｔ艺改进
高为圈，董丽君，胡凤兰，覃 波
（濒藤量程学茨撬壤工鬈誓茨，涟潭４１１１０１）
摘要：根据４０Ｑ钢汽车半轴的蜜际淬火工艺，分析了淬火开裂的蛊鼹原因，并针对淬火开裂的主要 形式，制定出了量种热处理工艺方案并实施．通过分析热处理后的金相藏微组织和硬度数据，确定出最 终的热处理工艺及英主要参数．试验结果表明：４０＆钢在８６０℃油洚后，再进行８６０℃洚入５％～ｌｏ％ 戆盏拳冷每、５８０℃冒灾，旋强度、硬度低秘悉袄铁索镕纛对量有簿下玲，虿有效酶劳盘洚欠秀襞，著蓬 离其疲劳寿命． 关键词：汽车半袖；淬火开裂；热处理工艺；力学性能；照微组织 中图分类号：ＴＧｌ６２．７１文献标识码：Ａ文章编鼍：１６７１－－１１９Ｘ（２００８）０４－－００３３－－０４
万方数据
湖南工程学院学报
２００８正
Ｉ淬火缺陷分析
热娃瑾之所黻麓楚念瀛耪辩熬瞧能发生交化， 主贾是因为金腾材料的内部组织结构可以发生～系 列的变化．采朋不同的热处理工艺，将会使金属材料 得裂不霹懿缝缀绩构，簸鬻获褥繇霭要懿洼麓。
４０Ｃｒ钢的淬火加热温度一般选择８５０℃发右． 如果淬火温度太高，会使晶粒变大，力学性能变差． 淬火镖温爵鬻哭要儇涯试群悫黔瀑凌一致，碳农合 金元素有充分扩散的时间，即可达到奥氏体成分均 匀化的目的．淬火时，常采用半轴杆部先进行淬火， 瑟键盘部透费空冷，待蠡帮冷至Ａｎ羧下岳，褥垒 部浸人淬火液巾冷却，这样往往因淬火操作不当而 产缎盘部淬裂和存在软点的质量问题，生产中曾发 生避～次淬裂２８疆半轴懿严重质量攀敖。麸宏漤主 看，主裂纹均＝激两孔之间星放射状分布，如图１所
半轴机械加工工艺及工装设计
半轴机械加工工艺及工装设计半轴是一种常用于汽车和其他机械设备中的零件，用于传递动力和扭矩。
半轴的制造需要使用机械加工工艺和适当的工装来确保产品的质量和性能。
本文将探讨半轴机械加工工艺及工装的设计。
首先，半轴的机械加工工艺包括以下几个步骤：1.材料准备：选择合适的材料，如高强度钢材，进行切割和热处理等预处理工序。
2.弯曲：将预处理后的金属材料弯曲成半轴的形状。
这可以通过冷弯或热弯的方式来实现。
3.切割：根据设计要求，将弯曲后的半轴切割成适当长度。
4.排刀：使用铣床或其他金属切削机械设备进行精细切割和修整，以得到半轴的最终形状。
5.细整：通过抛光或其他加工方法对半轴进行细整，以提高表面光滑度和精度。
6.热处理：对半轴进行热处理，以提高其材料的硬度和强度。
7.表面处理：为了防止腐蚀和提高半轴的表面硬度，可以进行镀铬、渗碳等表面处理工序。
在进行以上工艺步骤时，需要设计合适的工装来保证加工的准确性和效率。
工装设计的目标是使半轴能够稳定地固定在加工设备上，并且能够实现精确定位和对切削力的控制。
工装设计需要考虑以下几个方面：1.夹具设计：使用夹具来夹持半轴，确保加工时的稳定性和准确性。
夹具设计需要符合半轴的形状和尺寸，并且能够保持稳定的夹持力。
2.定位设计：在工装中设计合适的定位装置，使每个半轴都能够准确地定位，以确保加工的一致性和精度。
3.切削力控制：设计合适的切削力控制装置，可以通过调整切削速度、进给量和切削深度等参数来控制切削力，以避免半轴的变形和损坏。
4.加工路径设计：根据半轴的形状和加工要求，合理地设计切削路径，以最大限度地提高加工效率和质量。
综上所述，半轴的机械加工工艺及工装设计是确保半轴产品质量和性能的关键工艺环节。
通过合理设计和选择合适的机械加工工艺和工装，可以有效地提高半轴的加工效率和质量，以满足不同应用领域的需求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
40Cr钢汽车半轴的热处理工艺
***
（中国矿业大学材料科学与工程学院江苏徐州 221116）
摘要:制定40Cr 钢退火、正火、淬火、回火、调质热处理工
艺, 测定在各种热处理情况下试样的硬度和冲击韧性, 并进
行材料的金相组织分析, 得出了40Cr 钢调质处理具有良好综
合性能的结论。
关键词：汽车半轴；热处理工艺；金相组织；性能
1引言
汽车半轴是汽车的重要部件之一, 要求具有合理的最佳的静
扭强度和抗扭转疲劳性能. 是在汽车运行中承受自重和货物重量, 并传递扭矩的重要零件,常采用40Cr 钢制造, 其产品质量直接影
响着整车的性能。
40Cr 钢属于亚共析钢, 缓冷至室温后的显微组织为铁素体
加珠光体, 含有较少的合金元素, 属于低淬透性合金调质钢, 经
适当热处理后具有较高的强度、良好的塑性和韧性, 即具有良好
的综合力学性能, 常用于制造汽车的连杆、螺栓、传动轴及机床
主轴等机械零件。
2分析
汽车半轴的加工工艺流程如下：半轴材料采购→下料→花键
加热→锻造镦花键成形→另一端加热→锻造预镦制坯→加热→半
轴盘端摆辗成形→淬火→回火→校直→抛丸→铣端面钻中心孔→
校正→粗车半轴法兰盘外端面和花键外圆→粗车法兰盘内端面和
外圆→精车法兰端和花键外圆→铣花键→清洗→中频淬火→回火
→校正→无损检测→钻半轴法兰盘孔→磨半轴法兰轴颈→精车半
轴法兰内端面→抛光→清洗→打标→包装。
对于40Cr的热处理，采用预备热处理和最终热处理。
调质钢经热加工后, 必须经过预备热处理来降低硬度, 便于切削加工,
消除热加工时造成的组织缺陷,细化晶粒, 改善组织, 为最终热
处理做好准备。
对于40Cr 钢而言, 可进行正火或退火处理。
调质钢的最终热处理是淬火加高温回火。
一般可以采用较慢的冷却速度淬火, 可以用油淬以避免热处理缺陷。
当强度较高时, 采用较低的回火温度, 反之选用较高的回火温度。
铁碳合金相图
40Cr的化学成分及临界温度见表1
从铁碳合金相图可以看出：40Cr钢属于亚共析钢, 在缓慢冷却到室温后的组织为铁素体和珠光体。
从钢的分类来看, 40Cr钢属于调质钢, 具有很高的强度及良好的塑性和韧性,也就是有良
好的机械性能。
40Cr钢主要应用于制造业，特别是机械类制造的材料。
表1所示的是40Cr 的化学成分及临界温度。
40Cr钢的热处理，各种参数都有规定，在实际操作中应注意：
（1）40Cr 工件淬火后应采用油冷，40Cr 钢的淬透性较好，在油中冷却能淬硬，而且工件的变形、开裂倾向小，操作者要凭
经验严格掌握入水、出水的温度。
（2）40Cr 工件调质后硬度仍然偏高，第二次回火温度就要
增加，不然，硬度降低困难。
（3）40Cr 工件高温回火后，形状复杂的在油中冷却，简单
的在水中冷却，目的是避免第二类回火脆性的影响。
回火快冷后
的工件，必要时再施以消除应力处理。
本文根据对40Cr 钢分别采用退火、正火、淬火、不同的回火温度情况下的热处理, 测定不同情况下试样的硬度与冲击韧性值。
3热处理工艺参数的选择
对40Cr钢分别采用退火、正火、淬火、不同的回火温度情况
下的热处理, 测定不同情况下试样的硬度与硬度值。
制定了调质
热处理工艺参数，如表2 所示。
表2 40Cr 调质热处理工艺参数
4热处理工艺的制定
4.1退火工艺的制定
图1 为退火及正火工艺曲线图。
加热温度: Ac3+(30～50)℃，由此确定加热温度为850℃; 保温时间:120min; 冷却方式: 随炉
冷却。
图1退火及正火工艺曲线图
4.2正火工艺的制定
加热温度: Ac3+(30～50)℃,由此确定加热温度为850℃; 保温时间:120min; 冷却方式:空冷。
4.3淬火工艺的制定
图2 为淬火工艺曲线图。
加热温度: Ac3+(30～50)℃,由此确定加热温度为850℃; 保温时间:80min;冷却方式: 油冷。
图2淬火工艺曲线图
4.4回火工艺的制定
亚共析钢的低温回火温度为150℃～300℃,但钢材的第一类
回火脆性温度在250℃～400℃,由于40Cr中含有硅、锰、铬等合金元素, 第一类回火脆性温度将有所增高,所以选用低温回火温度
为240℃;保温时间为60min;采用空冷。
中温回火温度350℃～500℃,选用温度为460℃;保温时间为50min;空冷。
高温回火温度为500℃～650℃,可选用加热温度为620℃;保温时间60min;空冷。
540Cr热处理冲击韧性与硬度
为了检测各组试样在热处理后的硬度, 对退火和正火的试样进行布氏硬度的检测，对淬火后低温回火、中温回火和高温回火的试样进行洛氏硬度的检测，对调质处理与油淬后的试样进行冲击韧性检测。
其结论如表3 - 表5 所示。
640Cr热处理后的金相组织分析
6.1正火热处理
正火是加热、保温后在空气中冷却, 其冷却速度比炉冷快, 珠光体转变温度低, 因此正火后获得的珠光体比退火后的珠光体更细一些, 并用3 % ~ 4 % 硝酸酒精进行腐蚀，得到正火的金相组织应为铁素体和珠光体组织。
作用：正火工艺作为预先热处理工艺，目的是均匀组织、细化晶粒、改善切削加工工艺性能，为最终调质做好组织准备。
40Cr正火后的金相组织示意图如图3所示。
图3 40Cr钢正火后的组织(4% 硝酸酒精)
6.2调制处理
调质热处理是淬火加高温回火, 其室温组织为回火索氏体。
作用：淬火是为了得到马氏体组织，以便通过回火使工件获得良好的使用性能。
高温回火处理时，针对40Cr钢回火后慢冷易产生第二类回火脆性的特点，钢件回火后的冷却方式应选择油冷，而不是空冷。
钢件经油冷后，所产生的热应力小、韧性好。
经过调质处理，工件可获得综合力学性能良好的回火索氏体组织，保证了钢件的强韧性
40Cr钢没有经过热处理的组织为珠光体, 并用4% 硝酸酒精
进行腐蚀，得到的金相组织为回火索氏体，40Cr 调质热处理后的组织示意图如图4所示。
图4 40Cr钢调制后的组织
7结语
通过对不同热处理试样的冲击值、硬度值的检测, 得到正火后40Cr 试样的硬度值比退火后试样的硬度值稍微偏高, 油淬试样的硬度低, 同时硬度值低于40Cr 调质钢;从金相显微组织来看,正火40Cr 钢的组织为铁素体和珠光体, 调质热处理40Cr 钢的组织为回火索氏体, 因此得出40Cr 钢经调质处理后有较高的硬度、
强度和比较好的韧性,就是具有良好的综合机械性能。
参考文献
[1 ]翟忠圻. 金属学与热处理[M ]. 北京: 机械工业出社,1995.
[2] 王广生. 金属热处理缺陷分析及案例[M]. 北京: 机械工业
出版社，2002.
[3] 石德珂. 材料科学基础[M]. 北京: 机械工业出版社，2002.
[4] 高为国. 机械基础实验[ M] . 华中科技大学出版社,2006.
[5 ]傅璞. 40Cr 热处理工艺及其组织性能[J ] . 机械工程与自
动化,2005 (5) :110 - 114.
[6] 林德成. 金属材料金相图谱[M].北京: 机械工业出版社，2006.
[7] 朱张校. 工程材料[M].第四版.北京：清华大学出版社，2009.
[8] 那顺桑. 金属热处理300 问[M ] . 北京: 化学工业出版社, 2007.
[9] 康煜平. 金属固态相变及应用[ M] . 北京: 化学工业出版社, 2007.
[10] 樊东黎主编．热处理技术数据手册[M]．机械工业出版社，2000．。