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40cr材质的汽车半轴高频淬火开裂问题

来源:苏州宏创高频加热设备

        客户问:我们在调质(高频淬火)40Cr材质汽车半轴时,采用以下工艺:850℃淬火,冷却介质水,水温60°-70°,入水不晃动,完全冷却后立即高频回火,回火温度650°,回火后空冷,硬度要求HB229-269,检测硬度满足要求,在加工完后探伤时发现法兰外端面有弧向裂纹,肉眼看不见,只有一小段,每批次有2%的裂纹,望大家给宝贵意见,小弟在此不胜感激!

        调质后对产品做抛丸处理,然后探伤未发现裂纹,再机械加工以后,探伤发现法兰部位车过的端面发现的细小裂纹,分析原因可能是淬火介质(水)温度过低导致的,但60°以上的水温应该冷速较缓了,会不会是回火脆性引起的裂纹,40Cr回火后存在回火脆性?

        回答:水温比较高造成裂纹的可能性不大,要取样看看裂纹原因,法兰处的锻造问题也有可能。淬火后出水温度尽量100度左右比较安全。40Cr直径40以上的回火后要水冷。

        我分析是有以下原因吧:

        1、冷却的太透了,应该注意冷却到温度在250左右出水面,看一下Ms是多少?

        2、加热温度可能高了,这种材料淬水加热温度控制在830--840,透热后出炉;

        3、每次出炉时用冷料框放在炉边,用铁钩每次扒少量工件,保持工件分散均匀下水,因为弧形裂纹也有可能是冷却不均匀造成应力不均匀超过本身材质的抗力而裂

        已遇到过同样的问题。但解决问题有时候要考虑成本,在权衡轻重后作出决定。这个问题实际与上道工序:锻造有关。在半轴的盘部与轴相连处,是金属变形量大与小接合处,存在着混晶和锻造缺陷(未流动金属)。要彻底根除缺陷,才可以在正常的热处理工艺下保证产品100%合格。因此1.要局部改变锻造工艺方式;2.增加锻造后正火工艺。

        法兰盘太薄,与轴颈部分有效厚度有较大差异,淬火冷却时,二者冷却速度差异也比较大,应为冷透所致。该件即使没有开裂,法兰盘与轴颈的硬度也存在较大差异!

        水温60-70°淬火时会产生大量蒸汽膜,使冷却速度极为不均匀,而且蒸汽膜爆破产生的冲击波也不可忽视。建议在水中加入10%的NaCl。

        亚温淬火完全可行,淬火温度降到810-820度,保温时间延长一小时左右,只要保温时间足够,淬火后的组织同样能得到2-3级的回火索氏体

        意见供参考:这种半周零件其锻造基本上是镦头,坯料只加热一头,而且锻造后基本不正火,这部分的组织肯定和基体的原始组织会有差异,而加热时采用箱式炉,炉温均匀性不一定很好,加之零件的结构所限,考虑到产品的性质,在淬火时最好使用水基淬火介质或者淬火油,用水不是不行,万一有点问题,绝对是批量性的;LZ用水都这么厉害,我想用5%PAG的淬火介质绝对会大大降低这种风险吧!

        下面给一点个人见解啊,仅供参考:

        1、裂纹呈弧形应该为纵向淬火裂纹。

        2、汽车半轴锻造完后进行正火处理,细化晶粒、稳定碳化物。

        3、水温太高,通常情况下水温60度以上基本上失去了水冷的作用了,水的正常使用温度为20-40度。可以采用5%-8%的盐水冷却,水冷到300度左右然后油冷至100度,冷却完毕立即回火。

        4、工件出炉后在淬水之前先空冷10S-15S,然后在入水冷却,如水速度要快,冷却过程中要搅动。

        5、法兰端面可以保护起来,用石棉绳蘸取水玻璃后缠在端面部位可以有效防止开裂。

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