工程机械用销轴两种中频感应热处理工艺探讨

工程机械用销轴两种中频感应热处理工艺探讨
1.概述
我公司是工程机械四轮一带的专业生产商，销轴是四轮一带里的重要部件，不仅需要承受一定的载荷，表面还需要一定的耐磨性。

本文以171节距的销轴（见图1）为例，直径为33.4mm，长度为183mm，材质为45B。

技术图样要求热处理工艺可采用两种方式：①整体调质，然后表面进行高频感应热处理。

②中频感应加热后喷淋淬火，表面和心部进行差别化硬度处理。

出于成本控制和生产效率考虑，第②种热处理方式成为市场的主流选择。

详细的技术要求如下：淬硬层7～15mm（临界硬度45HRC），表面硬度52～60HRC，心部硬度252～397HBS。

我公司的销轴热处理全部采用中频感应加热喷淋淬火工艺，但是淬火机床分为两种，分别采取精确控冷和精确控温来达到销轴内外硬度差别化的目的。

图1 171节距的销轴
2.精确控冷中频感应热处理
此设备主要由自动上料机构、中频感应线圈组成的2.8m长的加热炉膛和三个压淬冷却工位组成，炉膛和冷却工位之间靠移料伺服电动机和伺服推杆进行衔接。

销轴首先由自动上料机构上料，然后进入加热炉膛进行加热，加热后移料伺服机构将加热好的销轴依次送到三个压淬工位，然后由相应工位的伺服推杆推入压辊进行喷水压淬，压淬的目的是防止弯曲变形超差。

这种设备采取的是步进式生产方式，销
轴在炉膛内整体加热至完全奥氏体化温度，然后出炉进入压淬工位进行喷液冷却，依靠精确控制喷水量和喷水时间来达到内外差别化硬化的目的。

淬火完成的工件及时装入台车炉进行低温回火。

主要热处理工艺参数如表1所示。

此工艺是采用较低的电源频率来提高涡流透入深度，并在炉膛保温一段时间，将工件整体加热至Ac3以上，然后控制喷液进行冷却。

此工艺的优点：①由于采用三个工位进行冷却，生产效率较高。

②过程控制较为稳定。

缺点：①此种冷却方式无法保证整根轴各部分同时均匀冷却，导致变形过大，必须依靠压淬才能保证直线度。

②增加了三个压淬工位和移送料装置使得设备构造较为复杂，设备故障率偏高，维护保养费用较高。

表1 精确控冷主要热处理工艺参数
加热频率/kHz加热功率/kW步进时间/s淬火喷液流量/L·min-1喷液时间/s淬火液浓度（%）淬火液压力/MPa 2.6 69 16 75～85 14 6～10 0.2～0.4
3.精确控温中频感应热处理
此设备主要由自动上料机构、两个反向转动的传输辊和在线感应回火炉组成。

传输辊内从前到后依次布置预热感应器、加热感应器和环形喷水器。

预热感应器和加热感应器通用，都是用8mm×12mm的矩形铜管制成的内径为43mm的两匝线圈。

工件由自动上料装置进行上料，传送链将工件送入传输辊，工件在传输辊内依次经过预热感应器和加热感应器完成加热，然后直接经过环形喷水器进行喷液冷却，最后经由在线回火炉完成回火。

这种设备采用的是边加热边冷却的生产方式，由于是连续生产，不同于步进式生产，需要连续喷水冷却，喷水时间无法随时启停，工件直径又比较小，很难仅通过调节喷水量来控制工件内外冷却速度，只能依靠控制加热来保证内外差别化硬化处理。

主要热处理工艺参数如表2所示。

表2 精确控温热处理工艺参数
预热频率/kHz预热功率/kW加热功率/kW加热时间/s喷液流量/m³·h-1淬火液浓度（%）淬火液压力/MPa 3.3 96 35 20.5 2.3 6～10 0.2～0.4
此工艺预热采用较低的电源频率来提高涡流的透入深度，加热采用稍高于预热的频率使工件表面迅速达到奥氏体化温度，而心部仍处在Ac1～Ac3区间内，然后迅速经过环形喷水器喷水冷却。

此工艺优点：①设备结构较为简单，维护保养成本低。

②由于工件心部不需加热至完全奥氏体化，淬火后直接使用在线回火，能有效地降低能耗，节能减排效果较为突出。

③由于采用环形喷水器，工件径向冷却均匀，热变形较小，直线度极好，无需压淬。

缺点是加热时间必须控制精准，由于Ac1～Ac3温度区间很窄，稍有不慎心部就会完全奥氏体化。

4.检验分析
（1）硬度与淬硬层结果如表3所示。

在菲律宾、马来西亚等地区的热带雨林里，生活着一种长着白色“胡须”的猪——须野猪。

这种被称为“胡子猪”的猪科动物，有着棕灰色的皮毛和显眼的“大胡子”，体长多在100—165厘米之间，为中型偶蹄目动物。

表3 硬度与淬硬层检验结果
表面硬度HRC 心部硬度HBS 淬硬层/mm技术要求实测技术要求实测技术要求实测52～60 54、55、55、56 252～397 306、298、323、318 7～15 8.9、9.6
（2）金相组织如图2～图5所示
图2 精确控冷淬硬区金相（回火M，500×）
图3 精确控温淬硬区金相（回火M，500×）
图4 精确控冷心部金相（ T+回火M+少量先共析F，500×）
图5 精确控温淬硬区金相（回火M+T+少量未溶铁素体，500× ）通过检验发现，两种工艺的硬度都符合技术要求，近表面淬硬区金相无差别，都是均匀的回火马氏体组织。

心部组织也都是由回火马氏体、屈氏体和少量铁素体组成。

心部组织的区别在于回火马氏体和屈氏体组织占比不同，同时少量铁素体的组织形态也不同。

控冷的心部铁素体是由于淬火时心部冷速较慢，先共析铁素体沿晶界析出，而控温的心部铁素体呈块状分布，是加热时的未溶铁素体。

由于铁素体只在心部存在，且占比极小，对销轴整体强度影响极小，但有利于提高销轴的塑韧性和降低脆性。

（三）缺少良好的学习习惯作为导向。

新课改下的初中数学学习过程中，教师如果想要从本质上提升学生的综合数学成绩不紧要充分的将现有的课堂时间进行利用与学习，同时也要将一些碎片时间、课余零散时间进行整合。

然而对于一些自控力较差的学生而言，他们由于缺少相关的数学学习习惯而导致了在进行课程巩固与业余时间的安排上，显得过于散漫。

这种习惯不仅导致了整个数学成绩无法提升、同时也缺少了课外复习与巩固，久而久之便会将数学知识的学习转变为一种压力甚至痛苦，慢慢的让一些学困生越拉越远。

近年，水利部黄河水利委员会、黄河流域水资源保护局全面正确履行法定职能，与流域各省（自治区）人民政府及环境保护、水行政主管部门密切协作，勇于开拓，积极作为，有效遏止了黄河水环境质量恶化趋势，为黄河流域实施纳污红线管理提供了良好的工作基础和能力支撑。

5.结语
两种工艺不同之处就是第一种热处理工艺是用较低的频率使工件内外透热，然后靠精确控冷，使工件内外冷速不同，让表面和心部获得不同的金相组织，从而得到不同的硬度。

第二种热处理工艺是预热用较低的频率来提高加热深度，加热用高于预热的频率来提高工件表面温度，通过精确控制每根销轴通过感应器的时间来达到精确控温的目的，让工件表面完全奥氏体化，而心部温度仍处在Ac1～Ac3温度区间内，在喷水冷却时，表面得到完全硬化，心部属于亚温淬火，淬火后心部处于半马氏体状态，从而实现表面和心部的差别化硬化效果。

两种工艺生产出的工件都能符合技术要求，经模拟挠度试验，在200kN的弯曲载荷下，弯曲挠度差别不大，且经市场两年多使用验证，无不良反馈。