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45钢采用高频淬火工艺的性能特点

45钢是一种比较碳素结构钢，以车轴为例，车轴是其中的一个应用方向，采用高频加热设备对45钢进行合理的热处理可以有效提高车轴的使用寿命。

车轴是种变径的圆柱体 ,要实现整体表面高频淬火，淬火均匀，淬火效果达标，在很大程度上取决于感应器的结构设计。

加热使用感应器的设计应用主要考虑一下内容：

1.使被加热零件的表面温度均匀;

2.感应器损耗小 ,电;

3.感应器通水冷却良好;

4.制造简单 ,有足够的机械强度 ，操作使用方便。

车轴高频淬火感应器用矩形紫铜管制造成圆形感应器 ,并通水冷却 ,零件瞬间加热后由附带喷水圈进行喷水冷却。为了保证在感应加热中减少热损耗 提高加热效率 ,感应器与零件之间的间距尽可能小 ,但要有足够的间隙 ,保证使感应器能与车轴的相对运动顺利进行。

加热温度和加热时间的关系当材料和原始组织一定时,相变温度随着加热速度增大而提高,为得到合格的淬火组织,相应的淬火温度也随之提高。车轴感应加热升温速度一般在 30～100 ℃/ s ,45钢车轴的表面淬火加热温度选择 890～960 ℃为佳 ,为了获得较深的淬硬层深度 ,选择上限加热温度。低温回火是为了消除淬火应力，防止产生磨削裂纹，提高抗冲击能力。较长的加热时间和较高的加热温度 ,可获得较深的加热深度 ,反之 ,加热深度较浅。

感应加热表面淬火齿轮的质量检测

1.外观检测

工件表面不的有淬火裂纹，崩角，锈蚀，烧熔，为加热表面影响使用性能的缺陷。一般件目测检验，重要件应无损探伤检验。成批生产时，按规定要求进行检验。

2.表面硬度检验

1）一般用落实硬度计进行抽检，近年来笔试硬度计和内孔硬度计均由许多新产品，使用形状不规则或一些大工件均能方便的进行检测。工件批量生产时，按照50%-10%抽检硬度：单件，小批量生产时按检验硬度。

2）淬火硬度区域的范围根据硬度确定，也可对工件用强酸浸蚀淬火表面来使硬化区显示白色，再用卡尺或钢板尺测量。

3）形状复杂或者无法使用硬度计检测的工件，可用硬度笔进行检验。

3.硬度层深度检测

感应加热表面淬火齿轮的硬化层深度，目前绝大多数是通过切割样件规定的检验部位来测量。使用砂轮切割机或线割机切割样件。

1）硬化区尺寸的测量标准

a.金相法 对于中碳钢，从工件表面马氏体测至50%＋50%托氏体为止。

b.硬度法 根据GB5617-1985《钢的感应淬火或火焰淬火后有效硬化层深度的测定》，以极限硬度为基准的硬化层深度的测量方法，简称硬度法。

2）齿轮硬化区及局部硬化层深度与零件形状的关系

a.模数m≤4mm的非渗碳齿轮，允许全齿硬化，齿底要求有≥0.5mm的齿轮采用同时加热一次淬火时，在齿根部分允许时有1/3的齿高不硬化，在此单齿连续淬火时，齿根部分允许有≤1/4齿高不硬化。

b.模数m=4.5-6mm的齿轮采用同事加热一次淬火时，其齿纵剖面的中心硬化层深度允许为端面硬化层深度的2/3以上。

螺钉旋具头改进使用高频淬火机热处理

目前45钢螺钉旋具头的淬火大多采用盐浴炉来加热，其缺点式加热效率低，仅预热就达2小时之久，劳动强度大，有的单位用高频感应淬火，但由于工件需采用逐个手动加热，生产效率也不高，通过对高频设备的改装和调试，感应加热在螺钉旋具自动淬火线上成功应用。(3)表面淬火十低温回火它是决定齿轮表面性能的关键工序，采用淬火机进行表面淬火可提高齿轮表面的硬度和耐磨性，并使其具有残余压应力，从而提高负荷的能力。

某厂对60KW高频淬火机感应器进行了改造，由原来圆形改成了扁形，这样螺钉旋具依靠传送带一排排的通过感应器进行加热门大道预定温度后再经感应器尾部的喷水装置来完成螺钉旋具头的淬火。

感应器由圆形改成扁形，减少了感应器内磁力线密度。螺钉旋具要顺利通过感应器，间隙不能太小。若为'一“字头，则间隙更应该大写，所以高频加热设备的负载很小，在调试过程中遇到很大的麻烦。中频和超音频淬火的成品表面显微组织3-6级合格，高频淬火者允许出现7级，不允许有粗大马氏体和大量残留奥氏体的过热组织或托氏体及珠光体加马氏体组织。淬火设备工作基本正常，但功率输出还不大，加热速度很慢，针对这些问题，在感应器加上了导磁体。利用导磁体的磁异特性和驱流作用，改变了高频电流环状效应的影响，是高频磁场集中在导磁体开口处，缩小了感应器与工件加热表面的有效间隙，集中了磁力线，加热条件得到改善，提高了加热效率。

通过上述对螺钉旋具淬火工艺的改造，提高了生产效率，改善了劳动条件，减低了劳动强度，与原盐浴炉相比有一下几个特点：

1.盐浴炉功率为45KW，高频加热设备的功率为60KW（实际使用40KW）。

2.高频加热设备不需要预热，每小时4000件。

3.操作工人数量减少三个人。

齿轮淬火变形的分析和对策

7T火车后桥锥齿轮是汽车传递动力和改变速度的重要零件，工件材料为22CrMOH钢。生产中发现，齿轮热处理后部分工件出现贯穿性裂纹，另外一些齿轮发现起边超差缺陷，造成不少齿轮失效报废。

锥齿轮要求渗碳层深度为1.7-2.1mm,碳化物为1-5级，马氏体和残留奥氏体为1-5级，表面硬度为60-64HRC，芯部硬度为35-40HRC。检验发现齿轮花键根部应力集中部位是裂纹源处，裂纹沿轴向扩展贯穿轴颈本体，部分主动齿轮裂纹严重贯穿齿根与齿顶处，开裂特征明显。金相组织检验发现，主动齿轮带状组织中铁素体带处是裂纹***，裂纹扩展并与带状组织平行。如何对高频淬火设备进行维护保养我们在使用中该如何对高频淬火设备进行维护保养呢。部分裂纹呈锯齿状形貌，同事出现严重的次生裂纹，部分裂纹呈碎裂状形貌。

分析认为，从动齿轮畸变超差失效是因工件组织均匀性差，带状组织严重引起的，工件在热处理中各个部位膨胀系数以及相变比体积变化差异大，引起较大的组织应力，造成工件畸变过大超差而失效。主动齿轮出现轴向裂纹系因带状组织严重超差造成的。进行金相组织检查，采用大型工具显微镜进行切片检查，球状珠光体为2-4级。由于带状组织严重，相邻部位显微组织不同，差异很大，在外力作用下，性能薄弱处和强弱带间适应力集中处，该处力学性能低而各向异性明显，并且处于高应力作用，其横向强度比纵向断裂强度明显低下，在热处理中产生的组织应力和热应力作用下，主动齿轮在应力集中薄弱区域萌生裂纹并扩展快裂。

根据以上分析，提出工艺改进措施如下：

（1）生产中从首工序严吧材料检验质量关口，要求带状组织≤3级，其他各项技术参数，性能指标合格，不允许不合格材料混入生产流程。

（2）齿轮锻件毛坯件应进行金相检验，带状组织≤3级的合格坯件可进入加工程序，防止不合格锻件进入再加工工序。

（3）建议钢厂个锻造厂采用新技术工艺，提高钢材和锻件毛坯组织性能质量，为减少和消除齿轮组织缺陷和畸变裂纹缺陷失效奠定基础。