影響40Cr工程機(jī)械車(chē)輪邊支承軸毛坯鍛造余熱淬火工藝因素
工程機(jī)械車(chē)輪邊支承軸主要用在工程機(jī)械車(chē)輛 (如裝載機(jī)、挖掘機(jī)、壓路機(jī)、平鋪機(jī)等）鉗盤(pán)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋上，用于連接驅(qū)動(dòng)橋橋殼和內(nèi)齒圈，在車(chē)輛行駛時(shí)不僅要承受車(chē)輛自重及工作時(shí)受沖擊力和反沖擊力的作用，同時(shí)由于惡劣的工作環(huán)境，還要承受多種復(fù)雜的交變應(yīng)力作用，因此要求其具有足夠的剛度、耐磨性和抗震性，并要求有高冋轉(zhuǎn)精度， 其綜合力學(xué)性能要求較高，是工程機(jī)械車(chē)輛上一個(gè)重要的安保零件。
我們鍛造廠(chǎng)是工程機(jī)械輪邊支承軸鍛件專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠(chǎng)家，年生產(chǎn)量達(dá)10萬(wàn)余件，成功開(kāi)發(fā)各類(lèi)工程機(jī)械車(chē)輛支承軸200余種。該類(lèi)產(chǎn)品生產(chǎn)量大、品種多，同時(shí)產(chǎn)品力學(xué)性能要求較高因此, 尋求一種既能提高產(chǎn)品力學(xué)性能，又能為企業(yè)節(jié)能降耗增效益的有效生產(chǎn)工藝顯得尤為重要。首先我們必須了解影響40Cr工程機(jī)械車(chē)輪邊支承軸毛坯鍛造余熱淬火工藝因素有哪些，我們做了總結(jié)。
(1)40Cr屬于亞共析鋼，其室溫金相組織為F + P, 含有較少的合金元素，具有良好的塑性和韌性、較高的強(qiáng)度，綜合力學(xué)性能較好，是一種低淬透性調(diào)質(zhì)鋼，其臨界溫度為800度，原材料中各元素化學(xué)成分的含量及金屬內(nèi)部材料缺陷都將對(duì)后續(xù)毛坯淬火產(chǎn)生很大影響，尤其是材料內(nèi)部缺陷（如夾雜、 偏析及縮孔等），在淬火時(shí)極易產(chǎn)生裂紋，因此要加強(qiáng)原材料的質(zhì)量控制。
(2)鍛造毛坯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)支承軸毛坯設(shè)計(jì)是一種變截面多臺(tái)階零件，其產(chǎn)品生產(chǎn)原工 藝流程為：下料棒料中頻加熱——壓型——淺沖孔—— 反擠——粗加工——淬火——回火——精加工：要求硬度為25?30HRC,毛坯生產(chǎn)是在壓力機(jī)下，通過(guò)模具在三向壓應(yīng)力作用下熱擠壓成形。由于毛坯截面變化較大，各截面過(guò)渡處必須圓角過(guò)渡，減少鍛造擠壓過(guò)程中的應(yīng)力集中，以免在鍛造后淬火中產(chǎn)生裂紋， 造成不必要的損失，因此合理設(shè)計(jì)鍛造毛坯也是保證鍛造余熱淬火質(zhì)量的重要因素。
(3)毛坯終鍛淬火溫度控制毛坯在生產(chǎn)中要經(jīng)過(guò)壓型—淺沖孔—反擠三道熱擠工序中b、c類(lèi)型的支承軸各圓柱截面變化較小，終鍛后各截面溫差小 ，可直接進(jìn)行余熱淬火 ；而這類(lèi)型帶有大法蘭盤(pán)的支承軸外圓截面突變較大 ， 壁厚差距懸殊 ，在終鍛后各截面的溫度不均勻 ， 若直接進(jìn)行余熱淬火 ，淬火后產(chǎn)品各部位硬度不均勻 ，達(dá)不到產(chǎn)品技術(shù)要求。為此我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)均溫爐。該類(lèi)型的毛坯在終鍛后 ，運(yùn)用傳送裝置將毛坯送入爐子 ，停留一定時(shí)間后出爐，保證產(chǎn)品溫度均勻，并在爐門(mén)口放置一高溫測(cè)溫儀，保證毛坯合理的淬火溫度 ，從而達(dá)到較為理想的效果 。
(4)淬火冷卻介質(zhì)選擇及濃度 、溫度控制淬火冷卻介質(zhì)的選定與淬火質(zhì)量有著密切的關(guān)系，因此合理選擇支承軸毛坯鍛造余熱淬火的淬冷卻介質(zhì)也是至關(guān)重要的。我們選定水基淬火液作為淬火 冷卻介質(zhì) ，并合理控制其濃度，以得到介于水到油之間的冷卻速度 ，降低鍛件余熱淬火中的裂紋傾向； 同時(shí)采用循環(huán)冷卻系統(tǒng)將介質(zhì)溫度控制在 30～50℃之間，保證奧氏體能以超過(guò)其臨界冷卻速度 進(jìn)行冷卻 ，以獲得馬氏體組織。
我們對(duì)上述鍛件余熱淬火質(zhì)量的影響因素進(jìn)行了嚴(yán)格控制。毛坯在反擠結(jié)束后分別采用在950℃±10℃、900oC±10℃、850±10℃附近淬火，淬火結(jié)束后采用不同的溫度進(jìn)行回火。支承軸毛坯在 900~C±10℃余 熱淬火 ，并在 595℃ 、605℃、615℃回火 ，其力學(xué)性 能已完全滿(mǎn)足產(chǎn)品技術(shù)要求 ，考慮到生產(chǎn)成本的經(jīng)濟(jì)性 ，其采用 900℃±l0℃余熱淬火 、595~C回火最合適 。同時(shí)每一組產(chǎn)品回火后，我們采用布氏硬度計(jì)對(duì)其進(jìn)行硬度檢測(cè) ，每個(gè)產(chǎn)品在不同位置同一截面圓周上選取兩點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè) ，經(jīng)驗(yàn)證，產(chǎn)品硬度較為均勻 。
與支承軸傳統(tǒng)調(diào)質(zhì)工藝相比，余熱淬火并高溫回火后金屬內(nèi)部金相組織沒(méi)有明顯不同 ，都是淬火馬氏體組織 ，支承軸毛坯通過(guò)中頻加熱后 ，要經(jīng)過(guò)壓型 、淺沖、反擠等一系列動(dòng)態(tài)再結(jié)晶高溫形變過(guò)程。高溫形變時(shí)會(huì)發(fā)生奧氏體晶粒的變形、破碎 ，同時(shí)伴隨著奧氏體晶粒的回復(fù)再結(jié)晶， 使得晶粒發(fā)生長(zhǎng)大。毛坯在擠壓后、余熱淬火前的高溫停留過(guò)程中還會(huì)繼續(xù)發(fā)生再結(jié)晶，這期間奧氏體將更多的保留形變帶來(lái)的缺陷和細(xì)小晶粒 ，淬火后便可獲得較多的由薄殼狀殘留奧氏體所包圍的具有高密度位錯(cuò)的馬氏體。若停留時(shí)間越長(zhǎng)，奧氏體晶粒中缺陷回復(fù)的越多，晶粒也越 大，淬火后馬氏體性能越差。數(shù)據(jù)顯示，這種形變熱處理獲得的支承軸不僅強(qiáng)度 、硬度高，其各方面力學(xué)性能都較傳統(tǒng)調(diào)質(zhì)工藝好。工程機(jī)械支承軸鍛造余熱淬火，經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證切實(shí)可行，設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少，在提高產(chǎn)品力學(xué)性能的前提下，簡(jiǎn)化了調(diào)質(zhì)工藝，減少了一次加熱和零件的往返運(yùn)輸，節(jié)約了大量人力、物力及能源。40Cr工程機(jī)械支承軸鍛造余熱淬火質(zhì)量影響因素較多，在生產(chǎn)中需加強(qiáng)各方面控制，在淬火時(shí)不低于9001±lOt的溫度淬火、595T±lOt回火。