曲轴热处理工艺
热处理淬火工艺规范
热处理车间淬火工艺规范一、调质1.1 调质定义为了达到产品的工艺硬度要求，得到回火索氏体，得到良好的强韧性，提高使用性能和寿命，因此曲轴和连杆产品需进行调质处理。
调质，即淬火加高温回火，以获得回火索氏体组织，主要用于中碳碳素结构钢或低合金结构钢以获得良好的综合机械性能。
1.1.1 淬火的定义淬火是将钢加热到临界温度Ac3 （亚共析钢）或Ac1 （过共析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。
通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺也称为淬火。
1.1.2淬火的目的淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的刚性、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。
也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。
1.1.3回火的定义回火是工件淬硬后加热到Ac1 （加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度）以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。
按回火温度范围，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。
4.1.1低温回火：工件在150~250C进行的回火。
目的是保持淬火工件高的硬度和耐磨性，降低淬火残留应力和脆性，回火后得到回火马氏体，指淬火马氏体低温回火时得到的组织。
应用范围：主要应用于各类高碳钢的工具、刃具、量具、模具、滚动轴承、渗碳及表面淬火的零件等。
4.1.2中温回火：工件在350〜500 C之间进行的回火。
目的是得到较高的弹性和屈服点，适当的韧性。
回火后得到回火屈氏体，指马氏体回火时形成的铁素体基体内分布着极其细小球状碳化物（或渗碳体）的复相组织。
应用范围：主要用于弹簧、发条、锻模、冲击工具等。
4.1.3高温回火：工件在500~650C以上进行的回火。
曲轴加工工艺
曲轴加工工艺曲轴的加工工艺、设计步骤、流程引擎的主要旋转机件，装上连杆后，可承接连杆的上下(往复)运动变成循环(旋转)运动。
是发动机上的一个重要的机件，其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：主轴颈，连杆颈，（还有其他）。
主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。
曲轴的润滑主要是指与摇臂间轴瓦的润滑和两头固定点的润滑．这个一般都是压力润滑的，曲轴中间会有油道和各个轴瓦相通，发动机运转以后靠机油泵提供压力供油进行润滑、降温。
发动机工作过程就是，活塞经过混合压缩气的燃爆，推动活塞做直线运动，并通过连杆将力传给曲轴，由曲轴将直线运动转变为旋转运动。
曲轴的旋转是发动机的动力源。
也是整个船的源动力。
曲轴制造技术/工艺的进展1、球墨铸铁曲轴毛坯铸造技术（1）熔炼高温低硫纯净铁水的获得是生产高质量球墨铸铁的关键。
国内主要是以冲天炉为主的生产设备，铁水未进行预脱硫处理；其次是高纯生铁少、焦炭质量差。
目前已采用双联外加预脱硫的熔炼方法，采用冲天炉熔化铁水，经炉外脱硫，然后在感应电炉中升温并调整成分。
目前，在国内铁水成分的检测已普遍采用真空直读光谱仪来进行。
（2）造型气流冲击造型工艺明显优于粘土砂型工艺，可获得高精度的曲轴铸件，该工艺制作的砂型具有无反弹变形量等特点，这对于多拐曲轴尤为重要。
目前，国内已有一些曲轴生产厂家从德国、意大利、西班牙等国引进气流冲击造型工艺，不过，引进整条生产线的只有极少数厂家，如文登天润曲轴有限公司引进了德国KW铸造生产线。
2、钢曲轴毛坯的锻造技术近几年来，国内已引进了一批先进的锻造设备，但由于数量少，加之模具制造技术和其他一些设施跟不上，使一部分先进设备未发挥应有的作用。
从总体上来讲，需改造和更新的陈旧的普通锻造设备多，同时，落后的工艺和设备仍占据主导地位，先进技术有所应用但还不普遍。
3、机械加工技术目前国内曲轴生产线多数由普通机床和专用机床组成，生产效率和自动化程度相对较低。
机械加工常见热处理工艺
渗碳渗碳热处理渗碳：是对金属表面处理的一种，采用渗碳的多为低碳钢或低合金钢，具体方法是将工件置入具有活性渗碳介质中，加热到900--950摄氏度的单相奥氏体区，保温足够时间后，使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层，从而获得表层高碳，心部仍保持原有成分。
相似的还有低温渗氮处理。
这是金属材料常见的一种热处理工艺，它可以使渗过碳的工件表面获得很高的硬度，提高其耐磨程度。
概述渗碳（carburizing/carburization）是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。
也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。
渗碳工件的材料一般为低碳钢或低碳合金钢(含碳量小于0.25%)。
渗碳后﹐钢件表面的化学成分可接近高碳钢。
工件渗碳后还要经过淬火﹐以得到高的表面硬度﹑高的耐磨性和疲劳强度﹐并保持心部有低碳钢淬火后的强韧性﹐使工件能承受冲击载荷。
渗碳工艺广泛用于飞机﹑汽车和拖拉机等的机械零件﹐如齿轮﹑轴﹑凸轮轴等。
渗碳工艺在中国可以上溯到2000年以前。
最早是用固体渗碳介质渗碳。
液体和气体渗碳是在20世纪出现并得到广泛应用的。
美国在20年代开始采用转筒炉进行气体渗碳。
30年代﹐连续式气体渗碳炉开始在工业上应用。
60年代高温(960～1100℃)气体渗碳得到发展。
至70年代﹐出现了真空渗碳和离子渗碳。
分类按含碳介质的不同﹐渗碳可分为气体渗碳、固体渗碳﹑液体渗碳﹑和碳氮共渗（氰化）。
气体渗碳是将工件装入密闭的渗碳炉内，通入气体渗剂（甲烷、乙烷等）或液体渗剂（煤油或苯、酒精、丙酮等），在高温下分解出活性碳原子，渗入工件表面，以获得高碳表面层的一种渗碳操作工艺。
固体渗碳是将工件和固体渗碳剂（木炭加促进剂组成）一起装在密闭的渗碳箱中，将箱放入加热炉中加热到渗碳温度，并保温一定时间，使活性碳原子渗人工件表面的一种最早的渗碳方法。
液体渗碳是利用液体介质进行渗碳，常用的液体渗碳介质有：碳化硅，―603‖渗碳剂等。
毕业设计发动机曲轴加工工艺分析与设计
毕业设计发动机曲轴加工工艺分析与设计引言发动机曲轴作为发动机的重要部件之一，在发动机工作过程中起到连接活塞和驱动传动机构的作用。
曲轴的质量和加工工艺直接影响发动机的性能和可靠性。
因此，针对毕业设计课题，本文将对发动机曲轴的加工工艺进行分析与设计。
1. 毕业设计课题背景随着汽车行业的不断发展，对发动机的要求越来越高。
而曲轴作为发动机的核心部件之一，具有复杂的形状结构和精密的加工要求。
因此，对发动机曲轴的加工工艺进行分析与设计，能够提高发动机的性能和可靠性。
2. 发动机曲轴的加工工艺分析2.1 曲轴的材料选择曲轴通常采用高强度合金钢材料，如40Cr、42CrMo等。
选择合适的材料可以保证曲轴具有足够的强度和硬度，以及良好的耐磨性。
2.2 曲轴的加工工艺流程曲轴的加工主要包括以下几个环节： 1. 初加工：包括锻造成型、粗车、粗磨等工艺，将原材料初步加工成近似形状的曲轴毛坯。
2. 精加工：包括细车、细磨、细磨光等工艺，对曲轴进行精细加工，使其达到设计要求的尺寸和表面质量。
3.热处理：通过热处理工艺对曲轴进行淬火或回火，提高曲轴的强度和硬度，以及更好的耐磨性。
4. 零件组装：将曲轴和其他相关部件进行组装，组成完整的发动机曲轴系统。
2.3 曲轴加工工艺中的关键技术在曲轴的加工过程中，有几个关键技术需要特别注意： 1. 切削力控制：控制切削力的大小和方向，避免过大的切削力对刀具和工件产生损伤。
2. 加工精度控制：控制加工精度的达到设计要求，特别是曲轴主轴段的圆度、圆柱度和轴向偏差等指标。
3. 表面质量控制：通过抛光等工艺控制曲轴表面的光洁度和平整度，以减小曲轴在工作过程中的摩擦损失和功耗。
3. 发动机曲轴加工工艺设计基于对发动机曲轴加工工艺的分析，可以进行如下的工艺设计： 1. 确定合适的材料：根据曲轴的设计要求，选择合适的高强度合金钢材料作为毛坯材料。
2. 设计加工工艺流程：根据曲轴的形状和尺寸要求，设计合理的加工工艺流程，包括初加工、精加工、热处理和零件组装等环节。
汽车发动机曲轴的热处理与失效分析
汽车发动机曲轴的热处理与失效分析随着汽车工业的快速发展，汽车发动机的性能和可靠性要求越来越高。
曲轴作为发动机的重要部件之一，承受着巨大的转动和惯性力，因此对其热处理和失效分析显得尤为重要。
本文将就汽车发动机曲轴的热处理工艺和常见失效形式进行探讨。
一、汽车发动机曲轴的热处理工艺1. 液体渗碳法液体渗碳法是常见的曲轴热处理方法之一。
该方法通过在高温下将液体渗碳剂浸泡曲轴表面，使碳原子渗透到曲轴表层，增加硬度和耐磨性。
这种方法可以有效地提高曲轴的使用寿命和耐久性。
2. 气体渗碳法气体渗碳法在汽车发动机曲轴的热处理中也有广泛应用。
该方法通过在高温下将碳气体与曲轴表面反应，使碳原子渗入曲轴表层，增加曲轴的硬度和强度。
气体渗碳法具有渗透层均匀、生产效率高等优点。
3. 氮化处理氮化处理是一种常见的曲轴热处理方法。
通过将曲轴置于氨气或氮气环境中，在高温下进行反应，使氮原子渗入曲轴表面形成氮化层，提高曲轴的硬度和耐磨性。
氮化处理可以显著提高曲轴的工作寿命和可靠性。
二、汽车发动机曲轴的失效形式1. 疲劳断裂汽车发动机曲轴承受着巨大的转动和振动力，长期工作下容易发生疲劳断裂。
曲轴的弯曲应力和旋转应力作用下，会产生应力集中现象，导致曲轴发生疲劳断裂。
疲劳断裂的发生会导致曲轴的完全失效，严重影响发动机的工作正常性。
2. 磨损曲轴在长时间工作中，会与连杆轴承、活塞等零部件产生摩擦，从而导致磨损。
磨损严重影响曲轴的精度和运转平稳性，进一步影响整个发动机的工作效率和寿命。
3. 腐蚀汽车发动机在工作中，由于油污和湿度等环境因素的影响，曲轴表面容易发生腐蚀。
腐蚀会导致曲轴表面的金属材料逐渐溶解，使曲轴的强度大幅下降，最终导致曲轴的失效。
三、失效分析与预防措施1. 失效分析在曲轴的热处理与失效分析中，需要通过工艺参数的分析和实验数据的对比，来确定曲轴热处理工艺的优化方案。
同时，可以通过金相显微镜等测试手段，对曲轴的金属组织进行分析，查找潜在的裂纹和磨损等问题。
(完整word版)曲轴制造工艺过程
曲轴制造工艺过程曲轴是引擎的主要旋转机件，装上连杆后，可承接连杆的上下(往复)运动变成循环(旋转)运动。
是发动机上的一个重要的机件,其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：主轴颈，连杆颈，（还有其他）.主轴颈被安装在缸体上,连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。
曲轴润滑主要是指与摇臂间轴瓦的润滑和两头固定点的润滑．这个一般都是压力润滑的,曲轴中间会有油道和各个轴瓦相通，发动机运转以后靠机油泵提供压力供油进行润滑、降温。
发动机工作过程就是，活塞经过混合压缩气的燃爆，推动活塞做直线运动，并通过连杆将力传给曲轴，由曲轴将直线运动转变为旋转运动。
曲轴的旋转是发动机的动力源.也是整个船的源动力。
1。
曲轴制造技术/工艺的进展1、球墨铸铁曲轴毛坯铸造技术（1) 熔炼高温低硫纯净铁水的获得是生产高质量球墨铸铁的关键。
国内主要是以冲天炉为主的生产设备，铁水未进行预脱硫处理；其次是高纯生铁少、焦炭质量差。
目前已采用双联外加预脱硫的熔炼方法，采用冲天炉熔化铁水,经炉外脱硫,然后在感应电炉中升温并调整成分.目前，在国内铁水成分的检测已普遍采用真空直读光谱仪来进行。
（2）造型气流冲击造型工艺明显优于粘土砂型工艺，可获得高精度的曲轴铸件,该工艺制作的砂型具有无反弹变形量等特点，这对于多拐曲轴尤为重要.目前,国内已有一些曲轴生产厂家从德国、意大利、西班牙等国引进气流冲击造型工艺，不过，引进整条生产线的只有极少数厂家，如文登天润曲轴有限公司引进了德国KW铸造生产线。
2、钢曲轴毛坯的锻造技术近几年来，国内已引进了一批先进的锻造设备，但由于数量少，加之模具制造技术和其他一些设施跟不上，使一部分先进设备未发挥应有的作用。
从总体上来讲，需改造和更新的陈旧的普通锻造设备多，同时，落后的工艺和设备仍占据主导地位,先进技术有所应用但还不普遍。
3、机械加工技术目前国内曲轴生产线多数由普通机床和专用机床组成，生产效率和自动化程度相对较低。
曲轴的生产工艺
曲轴的生产工艺曲轴是发动机中的核心零部件之一，它负责将活塞的上下往复运动转换成连续的旋转运动，以驱动机械设备工作。
曲轴的生产工艺是十分复杂的，需要多道工序进行加工和精密加工，以下为一般曲轴的生产工艺流程。
首先，制造曲轴的原材料通常采用高品质的合金钢或工程铸造铸铁。
这些原材料具有优异的力学性能和耐磨性，能够提供较好的使用寿命。
第一道工序是锻造加工。
将原材料加热至一定温度后，通过锻压机械设备进行锻造。
锻造是将金属材料加热至一定温度，再施加外力使其改变形态的加工工艺。
通过锻打，使得曲轴的内部组织紧密，提高强度和硬度。
接下来进行车削加工。
车削是将曲轴固定在车床上，然后利用车刀对其进行切削加工。
通过车削工艺，将曲轴的外部轮廓和内孔等具体形状加工出来，以满足设计要求。
紧接着是磨削加工。
磨削是通过磨削机进行，将车削后的曲轴进行精密加工。
这个过程主要是通过磨石将曲轴的表面进行几何形状和尺寸的修整，以提高其精度和光洁度。
随后是孔加工。
通过钻孔机进行钻孔加工，将曲轴上需要的孔进行加工和扩孔。
这些孔用于固定其他零部件或者用于曲轴上的润滑。
最后是热处理。
利用热处理技术对曲轴进行加热，使其组织结构发生变化，提高其机械性能。
热处理可以增加曲轴的硬度和耐磨性，提高其使用寿命和稳定性。
整个生产工艺中还包括一些次要工序，如喷漆、平衡、清洗等。
喷漆是为了防止曲轴生锈，平衡是为了保证曲轴运转过程中的平衡性，清洗是为了去除加工中产生的铁屑和油渍。
综上所述，曲轴的生产工艺是一个复杂的过程，需要多道工序进行加工和精密加工。
每个工序都需要严格控制，确保曲轴的质量和使用寿命。
只有生产出合格的曲轴，才能够保证发动机的运行稳定性和可靠性。
汽车曲轴的软氮化技术
汽车曲轴的软氮化技术为提高曲轴的疲劳强度，许多曲轴生产厂采用了气体软氮化技术（气体软氮化是一种由液体软氮化发展起来的、化学热处理工艺,其实质是以渗氮为主的低温碳氮共渗。
它的特点是处理温度低、时间短,工件变形小,质量稳定,不受钢种限制,能显著提高零件的耐磨性、疲劳强度、抗咬合、抗擦伤等性能,同时还能解决液体软氮化中的毒性问题,避免了公害,因而劳动条件好。
此外,设备和操作都简单,容易推广。
其基本原理是气体软氮化的原理是在530°～580℃的气氛中产生2CO →[C]+CO_2(渗碳)及2NH3→2[N]+3H_2(氮化)反应,使钢铁表面形成氮化物或碳氮化物。
），其中采用这项技术以山东曲轴总厂、潍坊柴油机厂、重汽集团复强动力公司等为典型代表。
仅山东曲轴总厂，就拥有连续软氮化生产设备及5-2型气体软氮化设备近10多台。
而重汽集团复强动力公司设备能力达到技术国内最先进、功率最大、装炉量最多，同时比同行业设备更具有节能环保效应。
目前，国内生产曲轴所采用的典型材料为45钢和42CrMoTi。
曲轴气体软氮化与处理其他软氮化零件相类似，其氮化工艺过程一般要经过前清洗、升温、保温、冷却、后清洗等5个阶段，包括出装炉。
不同的厂家在气体软氮化工艺上略有不同。
1.前清洗工艺待处理零件装炉前应通过清洗使零件表面清洁无油，目前采用的主要清洗方法主要有下列方式：高温蒸汽加清洗剂洗涤然后加高温蒸汽漂洗涤、自动清洗机清洗、汽油擦洗。
清洗的好坏将直接影响曲轴的处理质量和延长处理周期。
如果曲轴表面脏，处理后的曲轴表面附着很多碳黑，既影响产品外观又影响产品质量。
经改进清洗工艺后，处理质量大大提高。
据实际经验来看，表面清洁易形成连续的厚度较为均匀的化合物层，反之则不易形成连续和厚度均匀的化合物层。
而在气体软氮化时化合物层对硬度、耐磨及抗疲劳性能有较大贡献。
本文的第三种方式是在生产条件不具备时的变通方法，仅适用于小规模清洗。
2.预氧化工艺为保证零件性能的综合要求，在气体软氮化之前一般还需要进行预先热处理，气体软氮化的预热温度一般取400～490℃，保温1h左右，去除工件表面油污、油脂，并在表面形成一层氧化物，使（合金）氮化物缓慢形成，使深层更加均匀。
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汽车发动机曲轴的热处理工艺设计
●摘要
通过对12缸、四冲程、水冷高速大功率柴油机曲轴材质及调质后各项性能指标的分析，可知通过选用优质合金结构钢40Cr，加合适的热处理工艺，可以最大限度地提高高速大功率柴油机曲轴性能。
·关键字：发动机；曲轴；选材；热处理工艺
目录
1.绪论 (3)
2.曲轴服役条件和性能指标 (3)
2.1 服役条件 (3)
2.2 技术要求 (4)
2.2.1 调质技术要求 (4)
2.2.2 渗氮技术要求 (4)
3.原材料状态和加工工序 (4)
3.1材料原始状态 (4)
3.1.1材料 (4)
3.1.2 锻造工艺 (5)
3.2 加工工序 (5)
4.热处理工艺 (5)
4.1 调质工艺 (5)
4.2 去应力回火工艺 (5)
5. 选材用材分析 (6)
6. 结论 (10)
1.绪论
发动机是汽车的“心脏”，而曲轴是发动机的关键部位。
现代化的发动机对曲轴毛坯提出了有6拐、呈120°分布、带12个整体平衡块的要求。
在机型改造的过程中，首先遇到的问题就是曲轴强度不足，一般是通过加粗轴颈、优选材质和表面强化等方法来增大曲轴强度，从而满足功率提高的要求。
加粗轴颈在生产实践中受到各方面条件的限制，应用范围较窄，所以选择合适的材料和适宜的表面强化方法是解决曲轴强度的主要途径。
曲轴在工作中承受交变载荷，圆角过渡处属于薄弱环节，主轴颈和连杆颈的过渡处更为严重。
如果机械加工不当，润滑保养不好或柴油机运行受力不当，圆角部位的附加应力超过了界限值，就会在此部位产生疲劳源，逐渐扩展形成裂纹，最终发生疲劳断裂。
所以曲轴表面强化处理主要是通过对曲轴圆角的强化来提高曲轴的疲劳强度[1]。
曲轴在发动机中承担最大负荷和全部功率，承受着强大的、方向不断变化的弯矩及扭矩，同时经受着长时间高速运转的磨损，因此要求曲轴材质具有较高的刚性、疲劳强度和良好的耐磨性能。
2.曲轴服役条件和性能指标
2.1 服役条件
曲轴工作过程中，往复的惯性力和离心力使之承受很大的弯曲和扭转应力，轴颈表面容易磨损。
疲劳断裂是曲轴的主要破坏形式，
裂纹源多发生在轴颈与曲臂的过渡圆角处。
除曲轴的材质、加工因素外，如果由于工作条件( 温度、环境介质、负荷特性) 的变化，特别是曲轴在工作运转中所受的弯曲应力或扭转应力超出了损坏界（真实应力> σ-1, τ-1），在圆角过渡处的薄弱部位就会出现裂纹而发展为弯曲疲劳断裂或扭转疲劳断裂。
2.2 技术要求
2.2.1 调质技术要求
调质曲轴试样硬度及机械性能。
硬度： 290～330HB
机械性能：σb≥1000Mpa σs≥800Mpa
δ≥12% ψ≥45%
AK u≥45J（u型缺口）
2.2.2 渗氮技术要求
表面硬度：≥550HV
渗氮层深度：0.25～0.40mm3.原材料状态和加工工序
3.1材料原始状态
3.1.1材料
选用的材料是40Cr，其化学成份如表1所示
表 1 40Cr钢化学成分（%）
3.1.2 锻造工艺
分段加热，弯曲镦锻成型。
锻后正火：880℃，高温回火：650℃。
3.2 加工工序
弯曲镦锻——正火——高温回火——粗车主轴颈、连杆轴颈及外圆端面——调质——精车主轴颈、连杆轴颈及开档——去应力回火——精车、半精磨主轴颈、连杆轴颈及开档——时效——半精磨、精磨主轴颈、连杆轴颈及钻铰直油孔、斜油孔渗氮抛光。
4.热处理工艺
4.1 调质工艺
淬火温度：830℃，保温时间：10分钟；
淬火介质：油
回火温度：560℃，保温时间：1～2h，冷却介质：水。
4.2 去应力回火工艺
稳定回火：温度540℃，保温时间1～1.5h；
低温时效：温度250℃，保温时间1～1.5h。
5. 选材用材分析
曲轴选用φ 10 棒材，选取端面较为平整的一面观察其金相组织，显微组织为粒状珠光体加少量铁素体，组织均匀，晶粒细小，晶粒度7～8 级，如图所示。
40Cr 材料锻造成型为曲轴毛坯后，为克服因锻造加热引起晶粒长大和不均匀性问题，利用正火处理消除锻造时产生的应力。
因为40Cr 材料属于珠光体- 马氏体类钢，正火后再高温回火软化处理，可以给随后的机械加工和调质处理打下了良好的基础。
实验表明，电渣重熔钢能使非金属夹杂物和有害元素含量大大降低，尤其是P、S 有害元素由电炉钢的0.03% 和0.03%，分别降低至0.005% 和0.002%。
同时可使其化学成分均匀、纯洁度高、晶粒细小、组织致密，横向力学性能显著改善，基本上消除了横向性能大大低于纵向性能的弊端，使各方向性能基本一致，避免早期横向断裂。
由上可知电渣重熔钢力学性能明显高于电炉钢。
图1
如上图所示为40Cr钢的原始组织金相，可看出显微组织不是很均匀，并且晶粒较为粗大，此时的40Cr钢的综合性能完全不适合制作曲轴，需要通过一定的热处理来改善其内部组织，即需要进行预备热处理，来细化晶粒，改善组织性能，根据已学知识，并且翻阅相关书籍，我选择使用正火这一热处理工艺来作为40Cr钢的预备热处理工艺，同时根据试样大小（φ10）通过公式计算来确定正火时间为7分钟，根据40Cr的基本性质（Ac3的温度）确定了正火的温度为880℃，来改善其晶粒大小，使得晶粒细化以便得到更好的切削性能并未淬火做组织
准备正火后的组织金相如下图所示
图2
正火后组织变成了片状P和片状渗碳体，此时的钢的切削性能较好，硬度较低，便于切削加工。
硬度在28HRC左右，由于作为曲轴要有一定的硬度与耐磨性，而此时的40Cr不满足要求，因此要进行更进一步的操作，即进行最终热处理，通过查阅有关资料，并结合所学知识，我选用调质处理+表面高温淬火来作为40Cr钢的最终热处理工艺。
使用淬火来提高钢的硬度，根据试样尺寸，确定淬火时间为10分钟，温度为830℃，由于40Cr钢的淬透性比较好，为了避免40Cr钢在淬火时出现淬裂现象，因此选择淬火介质——油。
淬火后的组织金相如下
图所示
图3
通过淬火处理后，淬火组织为马氏体，具有很高的硬度，不过很脆，所以需要通过高温回火来提高其韧性，适当的降低其硬度。
此时的40Cr钢的硬度高达62HRC。
不便于加工。
由查表可知为了使淬火M 尽可能的转变为回火S，加热时间必须在1个小时以上，所以选择加热时间为2个小时，根据所选钢材40Cr钢的基本性质，并结合所学知识选择回火所需温度为560℃。
高温回火后的组织金相图如下所示：
图4
此时40Cr钢件的金相组织为回火索氏体，保留了淬火效应，索氏
体均匀细密，晶粒细小，具有良好的硬度与韧性。
此时的40Cr的硬度在32HRC左右，已经基本符合制作曲轴的要求。
可以投入生产中。
试验表明：马氏体组织经低温回火，具有较高的强度、硬度，但塑性韧性较低；随回火温度提高，其强度下降，塑性韧性提高；经高温回火得到均匀回火索氏体组织，可获得较高的综合机械性能，强度及塑韧性得到最好的配合。
6. 结论
通过选用40Cr钢，加上合适的热处理工艺，即正火——调质处理，可以很大限度的提高曲轴强度，并且通过高频表面淬火工艺，可以很好的提高曲轴的表面硬度以及表面耐磨性。
在对40Cr钢进行热处理时由于淬透性比较好，很容易出现淬裂，所以对选择淬火介质是要选择冷速较慢的介质比如空冷、油冷等等。
但是若选择了水冷，则很容易淬裂。
做实验室不小心放入水中冷却，40Cr钢直接是内部出现裂纹，金相组织显示晶格紊乱。
所以选择了油冷来减小曲轴开裂风险。
同时采用阶梯加热、淬火前空气预冷和严格控制淬火冷却时间的方式，能减小大型曲轴因产品结构各部位尺寸差异产生的应力，降低开裂风险。
实验中，磨取金相时，端面一定要尽量保证平整，不然磨取的金相图片不清晰，对研究金相组织有一定的阻碍，像上面的回火态的金相就是由于磨制时没有保证在同一水平面上，导致端面不平，使得图像模糊，所以要注意这一问题。
汽车发动机曲轴的热处理工艺设计
指导老师：刘建康
姓名：朱学海
学号：070301129
日期：2010-9-29
11。