感應(yīng)熱處理-mm

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 感應(yīng)熱處理一、感應(yīng)加熱原理1.1、感應(yīng)加熱物理基礎(chǔ)：將金屬導(dǎo)體放在通有交變電流的線圈中，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在交變磁場(chǎng)的作用下，會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生與線圈中電流的方向相反、大小相等、頻率相同的感應(yīng)電流(渦流），利用在該導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電流使其加熱的方法稱之為 “感應(yīng)加熱” 。1.2、感應(yīng)加熱的物理現(xiàn)象：以下4種1.2.1、集膚效應(yīng)：也稱趨膚效應(yīng)或表面效應(yīng)，當(dāng)直流電通過一導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體截面上各點(diǎn)的電流密度是均勻的。當(dāng)交流電通過導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體表面處的電流密度較大，導(dǎo)體內(nèi)部的電流密度較小。當(dāng)高頻率電流通過導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體截面上的電流密度差更加增大，電流主要集中在導(dǎo)體表面，這種現(xiàn)象稱為集膚

2、效應(yīng)1.2.2、鄰近現(xiàn)象：兩鄰近導(dǎo)體，如兩匯流排或感應(yīng)器的有效加熱導(dǎo)線與被感應(yīng)加熱的零件，在有交變電流通過的情況下，由于電流磁場(chǎng)的相互作用，導(dǎo)體上的電流將重新分布，這種現(xiàn)象稱之為鄰近效應(yīng)。同向電流主要集中在兩相鄰導(dǎo)體的外側(cè)；反向電流主要集中在兩相鄰導(dǎo)體的內(nèi)側(cè)。兩導(dǎo)體離的越近，效果越明顯。1.2.3、圓環(huán)效應(yīng)：圓環(huán)形的導(dǎo)體通入交變電流時(shí)，最大電流密度分布在環(huán)狀導(dǎo)體的內(nèi)側(cè)，這種現(xiàn)象叫做圓環(huán)效應(yīng)。圓環(huán)效應(yīng)使感應(yīng)器的電流密集到圓環(huán)感應(yīng)的內(nèi)側(cè)，對(duì)于加熱零件的外表面有利。但對(duì)加熱零件內(nèi)孔時(shí)，該效應(yīng)使感應(yīng)器中的電流遠(yuǎn)離加熱零件的內(nèi)表面，對(duì)內(nèi)孔加熱十分不利。1.2.4、導(dǎo)磁體的槽口效應(yīng)：一根矩形截面的導(dǎo)體，裝

3、上由硅鋼片疊成的導(dǎo)磁體體的槽口中，當(dāng)導(dǎo)體通有交變電流時(shí)，電流集中在導(dǎo)磁體開口的導(dǎo)體表面，這一現(xiàn)象稱之為導(dǎo)磁體的槽口效應(yīng)。導(dǎo)磁體的槽口越深，電流的頻率越高，則導(dǎo)磁體的槽口效應(yīng)越強(qiáng)烈。利用該效應(yīng)可以克服導(dǎo)體的圓環(huán)效應(yīng)將電流驅(qū)逐到圓環(huán)導(dǎo)體的外表面，在加熱內(nèi)孔和平面類零件時(shí)，強(qiáng)化了鄰近效應(yīng)，以提高感應(yīng)器的加熱效率。1.3、電流透入深度：由于集膚效應(yīng)的作用，導(dǎo)體或零件中的電流分布是不均勻的。工程上規(guī)定，從表面電流最大值處（I0）測(cè)到1/e I0處的深度為電流的透入深度。鋼在居里點(diǎn)（770 ）以下的電流透入深度稱為冷透入深度，在居里點(diǎn)以上的電流透入深度稱為熱透入深度。1.4、加熱方式：以下2種1.4.1、

4、透入式加熱：零件在加熱時(shí)，電流的熱透入深度大于淬硬層深度，淬硬層得到的熱能全部由渦流產(chǎn)生，整個(gè)層中的溫度基本上是均勻的。該方式適用于設(shè)備的頻率和功率較高，而淬硬層深度要求較淺的零件。1.4.2、傳導(dǎo)式加熱：零件加熱在時(shí)，電流的熱透入深度小于淬硬層深度，淬硬層得到的熱能只能在熱透入深度內(nèi)由渦流產(chǎn)生，超出這一層的金屬，其溫度的提高完全依靠表層的熱量通過熱傳導(dǎo)的方式實(shí)現(xiàn)。該方式適用于設(shè)備的功率較低，而淬硬層深度要求較深的零件；二、感應(yīng)加熱應(yīng)用 利用感應(yīng)加熱方式實(shí)現(xiàn)的熱處理過程稱為感應(yīng)熱處理。根據(jù)不同的用途可以進(jìn)行工件的局部或整體的感應(yīng)淬火、退火、正火、回火及調(diào)質(zhì)處理。用途：在現(xiàn)代汽車制造技術(shù)中，感應(yīng)

5、加熱還用于熔煉、釬焊、毛坯加熱（透熱）、熱裝配、金屬件粘結(jié)后的固化、涂料的干燥等多種領(lǐng)域。2.1、鍛造毛坯透熱主要用于各種汽車零件（如曲軸、連桿、鋼板彈簧、沖焊橋殼、各種齒輪等零件）的鍛造毛坯的透熱。優(yōu)點(diǎn)是加熱效率高、溫度控制精度高、毛坯的溫度均勻性好、設(shè)備占地面積小、節(jié)能、可改善工作環(huán)境。2.2、鋁鎂合金半固態(tài)鑄造有色金屬的半固態(tài)成型技術(shù)是將金屬加熱到固液混合狀態(tài)，利用高壓將熔融金屬射入型腔內(nèi)，通過鑄造或壓力加工的方式成型的技術(shù)。在該工藝中廣泛采用感應(yīng)加熱技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是加熱速度快、節(jié)能高效、零件成型后的成分和組織均勻性好、機(jī)械性能好，且工藝設(shè)備符合環(huán)保要求。在汽車制造技術(shù)先進(jìn)的公司用于鋁合金

6、及鋁鎂合金的零件成型。2.3、熱處理為了提高汽車零件的疲勞性能及耐磨性感應(yīng)淬火技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，典型零件有曲軸、半軸、凸輪軸、貫通軸、變速叉、變速叉軸、導(dǎo)塊、搖臂、搖臂軸、轉(zhuǎn)向齒條、花鍵軸叉、輸出突緣、軸頭、球頭銷、轉(zhuǎn)向節(jié)等零件；汽車零件的局部感應(yīng)退火可以改善滲碳零件的機(jī)械性能，主要是降低零件的脆性、提高韌性，在主動(dòng)齒輪減速器的螺紋退火中應(yīng)用較多，取代了傳統(tǒng)的鉛爐加熱，改善工作環(huán)境，符合環(huán)保要求。2.4、鑄造熔煉主要用于鋼鐵材料及有色金屬（鋁合金、黃銅等合金壓鑄件）的熔煉、保溫。優(yōu)點(diǎn)是加熱速度快生產(chǎn)率高、溫度均勻性好、設(shè)備投資少、液態(tài)金屬的成分均勻性好,可以提高鑄件的質(zhì)量。2.5、汽車零件

7、粘接后感應(yīng)加熱固化在使用熱硬性粘接劑將汽車零件（金屬與金屬、金屬與橡膠、金屬與玻璃等）粘接后需要通過加熱使粘接劑固化。優(yōu)點(diǎn)：沒有焊點(diǎn)，不破壞防銹層，粘接劑在起到密封的同時(shí)還可以減小振動(dòng)。采用感應(yīng)加熱技術(shù)可實(shí)現(xiàn)局部加熱，具有節(jié)能、高效、零件的變形小、質(zhì)量穩(wěn)定的特點(diǎn)。用于：在汽車制造技術(shù)先進(jìn)的公司得到廣泛的應(yīng)用，一汽大眾現(xiàn)生產(chǎn)的車型中捷達(dá)、保來(lái)、凱迪已有20套該設(shè)備在用，主要用于車門、行李箱蓋及發(fā)動(dòng)機(jī)蓋的粘接后的固化處理，并與自動(dòng)生產(chǎn)線相連。以上設(shè)備全部是引進(jìn)技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)尚未開展該項(xiàng)技術(shù)的研究。2.6、焊管2.7、感應(yīng)加熱釬焊主要用于各種汽車零件的釬焊（如鋼鐵材料與鋼鐵較少材料、鋼鐵材料與銅材、

8、銅材與銅材）的釬焊。優(yōu)點(diǎn)是加熱速度快、溫度均勻性好、可實(shí)現(xiàn)局部加熱零件的熱影響區(qū)小、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化與生產(chǎn)線相連。2.8、鋁缸體鑄鐵缸套感應(yīng)預(yù)熱 利用感應(yīng)加熱方法對(duì)鑄鐵缸套進(jìn)行預(yù)熱，能夠保證預(yù)熱溫度的均勻性和穩(wěn)定性，可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)鋁缸體鑄鐵缸套與鋁缸體之間鑲鑄造質(zhì)量，并達(dá)到了節(jié)能高效的目的。2.9、雙頻感應(yīng)淬火技術(shù)2.10、齒條接觸式感應(yīng)淬火技術(shù)三、感應(yīng)淬火工藝在汽車制造中的應(yīng)用感應(yīng)熱處理優(yōu)越性：l 節(jié)能內(nèi)部感應(yīng)電流直接加熱，能量轉(zhuǎn)換過程損耗少l 環(huán)保降低水資源污染，降低空氣污染，生產(chǎn)環(huán)境清潔l 提高性能細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度l 高效加熱速度快，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化3.1、感應(yīng)熱處理是節(jié)能的熱處理方法工序名

9、稱每噸零件耗能/（KW·h/t)最高最低平均調(diào)質(zhì)1147516844正火535329442退火901420580氣體滲碳19587551324箱式爐低于900C淬火693242448鹽浴爐低于900C淬式爐低于900C淬火1227426748環(huán)保氣氛爐低于900C淬火996544726鹽爐生產(chǎn)線753255016459真空淬溫回火334216290中低溫回火198115166中頻感應(yīng)淬火379124268高頻感應(yīng)淬火 3392673273.4、感應(yīng)熱處理能夠提高零件的強(qiáng)度與壽命感應(yīng)熱處理加熱速度快，能獲得細(xì)化或超細(xì)化的奧氏體晶粒。許

10、多研究資料表明，在鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，提高加熱速度使成核率提高，從而使奧氏體的起始晶粒尺寸明顯減小，因此其奧氏體晶粒更為細(xì)小。淬火后得到細(xì)致的馬氏體組織，再經(jīng)回火后得到高度彌散的回火組織，由于晶界的強(qiáng)化作用，使零件的強(qiáng)度和韌性得到得到明顯提高。感應(yīng)加熱表面淬火零件，由于淬硬層中馬氏體比容增大，能形成相當(dāng)大的殘余壓應(yīng)力，其最大值可達(dá)539784MPa。實(shí)踐證明零件的疲勞強(qiáng)度與其表面壓應(yīng)力值有明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系，一般情況下，壓應(yīng)力大，疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命提高。以汽車半軸為例，調(diào)質(zhì)處理的半軸表面殘余壓應(yīng)力為245343MPa，中頻感應(yīng)淬火處理的半軸表面殘余壓應(yīng)力為343539MPa，在扭矩7811KN.

11、m作用下，前者的疲勞扭轉(zhuǎn)壽命為1942.萬(wàn)次，后者的疲勞壽命為112300萬(wàn)次，提高67倍。前者疲勞強(qiáng)度為162.68MPa后者疲勞強(qiáng)度為311.64MPa3.5、感應(yīng)淬火零件應(yīng)力分布狀態(tài)對(duì)性能的影響原理1、 感應(yīng)淬火工藝可以使零件表面獲得較高的殘余壓應(yīng)力；2、 表面強(qiáng)化不僅直接提高了表層的強(qiáng)度與表層的疲勞極限，其表層壓應(yīng)力的存在，也降低了交變載荷下表層的拉應(yīng)力，使疲勞裂紋不易產(chǎn)生和擴(kuò)展；3、 扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度要求較高的零件，其硬化層深度設(shè)計(jì)與零件的直徑尺寸有關(guān)，一般情況下，硬化層深度為零件直徑的1518%比較合適；4、 當(dāng)預(yù)測(cè)零件疲勞壽命時(shí)，扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度、有效硬化層深度、硬化區(qū)總深度（有效硬化層深度

12、+過渡區(qū)）和心部硬度幾方面應(yīng)同時(shí)考慮。其中，有效硬化層深度對(duì)靜態(tài)扭轉(zhuǎn)性能有影響較大，總硬化層深度對(duì)疲勞性能影響較大。 一般情況下、當(dāng)有效硬化層深度為軸徑的15%左右，總硬化深度為軸徑的25%左右時(shí)，能夠獲得比較高的疲勞壽命。四、汽車感應(yīng)淬火零件熱處理工藝4.1、感應(yīng)淬火工藝4.1.1、感應(yīng)淬火工藝方法：具體分類見下表 1.同時(shí)加熱法：是將工件所要求進(jìn)行加熱的部分放在感應(yīng)器（線圈）中或其臨近的位置，保持感應(yīng)器和工件的相對(duì)位置不變，在感應(yīng)器中接通交變電流，使工件加熱，待加熱到所需要的溫度切斷電源，根據(jù)不同的熱處理種類，選擇相應(yīng)的冷卻方式及介質(zhì)，對(duì)加熱部分進(jìn)行冷卻，使該部位達(dá)到熱處理的目的。優(yōu)點(diǎn)：在

13、加熱和冷卻過程中，可以根據(jù)零件和感應(yīng)器的形狀及工藝要求，確定工件是否旋轉(zhuǎn)。同時(shí)加熱法操作簡(jiǎn)單，控制容易，具有高效、節(jié)能2.連續(xù)加熱法：是先將工件所需進(jìn)行熱處理部分的局部放在感應(yīng)器中或其臨近位置，在感應(yīng)器中通有交變電流，使工件加熱。待該局部加熱到所需溫度時(shí)，讓感應(yīng)器和工件以合適的速度相對(duì)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)通過噴水器將冷卻介質(zhì)噴射到已加熱到所需溫度的部分，直到工件的熱處理區(qū)域全部完成加熱和冷卻過程后，斷開電源和停止噴射介質(zhì)，加熱和冷卻過程是逐步完成的，使工件達(dá)到局部熱處理的目的。同樣在加熱和冷卻過程中，可以根據(jù)零件和感應(yīng)器的形狀及工藝要求，確定工件是否旋轉(zhuǎn)。連續(xù)加熱的優(yōu)點(diǎn)是可以使用較小容量的設(shè)備處理較大的

14、工件。表4-1 感應(yīng)加熱淬火方法分類按機(jī)床動(dòng)作分類整體加熱淬火連續(xù)加熱淬火分段式加熱淬火 按淬火部位的形態(tài)分類平面加熱淬火圓柱面加熱淬火內(nèi)孔加熱淬火其他復(fù)雜形態(tài)加熱淬火按冷卻方式分類噴射淬火浸液淬火高壓氣冷自然冷卻4.1.2、感應(yīng)淬火工藝條件構(gòu)成序號(hào)工藝條件備注1零件定位方式 2零件旋轉(zhuǎn)速度 3零件移動(dòng)速度 4感應(yīng)器結(jié)構(gòu)尺寸 5電源頻率 6輸出電壓 7輸出電流 8電源功率（比功率） 9加熱時(shí)間 10間隙時(shí)間 11冷卻時(shí)間 12淬火介質(zhì)溫度 13淬火介質(zhì)濃度 14淬火

15、冷卻壓力（噴淋密度） 4.1.3、感應(yīng)電流頻率的選擇表4-3 各種頻率電流熱透入深度頻段頻率（KHz）電流透入深度（mm）中頻115.62.59.847.985.6超音頻30402.52.9高頻1002001.11.62003000.91.13005000.70.95008000.550.7表4-4 頻率與有效硬化層之間的關(guān)系4.1.4、汽車零件感應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)感應(yīng)器是為實(shí)現(xiàn)金屬導(dǎo)體（零件）的感應(yīng)加熱，通有交變電流的金屬線圈（施感導(dǎo)體）。組成：感應(yīng)器一般由有效圈、匯流部分和供水裝置三部分組成。有效圈是使工件在被加熱部位產(chǎn)生感應(yīng)電流的部分；匯流部分是為使有效圈與淬火變壓器有機(jī)結(jié)合在一起的

16、過度部分；供水裝置是用于冷卻有效圈和工件的供水水路，分為冷卻水和淬火水兩部分。 按工件被加熱部位的形狀分類，一般分為圓柱外表面淬火感應(yīng)器、平板淬火感應(yīng)器、內(nèi)孔淬火感應(yīng)器及特殊形狀淬火感應(yīng)器。4.3、感應(yīng)淬火零件的預(yù)處理工藝由于感應(yīng)加熱的效率高、溫升速度快、加熱時(shí)間短，過于粗大原始組織不利于奧氏體均勻化轉(zhuǎn)變，原始組織越細(xì)，所形成的奧氏體晶粒越細(xì)小，加熱溫度相對(duì)較低，也可以獲得較高的淬火硬度。因此，汽車感應(yīng)淬火零件一般采用正火或調(diào)質(zhì)兩種預(yù)處理工藝對(duì)原始組織進(jìn)行細(xì)化。與正火工藝相比，調(diào)質(zhì)工藝所獲得的組織晶粒較細(xì)、原始組織彌散；鋼的屈服強(qiáng)度、塑性和韌性明顯提高，綜合機(jī)械性能優(yōu)良；加熱時(shí)奧氏體均勻化時(shí)間

17、短、淬火溫度較低、淬火變形與裂紋傾向性較低。4.4、感應(yīng)淬火零件的回火工藝很多情況下，感應(yīng)淬火零件需要進(jìn)行回火處理，回火可以降低零件的脆性，提高韌性，減少內(nèi)應(yīng)力，防止開裂，防止變形，提高尺寸穩(wěn)定性，是保證零件綜合機(jī)械性能的重要熱處理工序。表4-1 回火方式與特點(diǎn)回火方式 用途 爐中回火150180°C（一般1.5h）主要用于耐磨類零件180200°C （一般1.53h）主要用于工作負(fù)荷較大，強(qiáng)度要求較高的零件。如傳動(dòng)軸、半軸、貫通軸、曲軸等。200250°C（一般1.53h）負(fù)荷較大強(qiáng)度要求較高的大馬力發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸。自回火利用零件自身余熱達(dá)到回火的目的，工藝穩(wěn)定性差

18、，關(guān)鍵件不采用。感應(yīng)回火利用感應(yīng)加熱方法進(jìn)行回火，該方法采用較少，高強(qiáng)度大扭矩件一般不采用。4.5、淬火冷卻介質(zhì)淬火冷卻介質(zhì)是用于工件淬火冷卻所使用的介質(zhì)。選擇合適的淬火介質(zhì)和冷卻參數(shù)是保證淬火質(zhì)量，避免淬火缺陷產(chǎn)生的重要環(huán)節(jié)。通常感應(yīng)淬火采用噴射冷卻的方式，有時(shí)也采用流水冷卻和浸沉冷卻。目前常用的淬火介質(zhì)有水、水溶性高分子合成淬火劑（聚乙烯醇合成淬火劑、聚醚水溶液）、淬火油等。水是最便宜、最清潔，對(duì)環(huán)境沒有污染的淬火介質(zhì)。用于中碳鋼制造的形狀簡(jiǎn)單的零件；水溶性高分子合成淬火劑用于中碳合金鋼的淬火；淬火油多用于浸沉淬火。影響冷卻能力的因素：噴射壓力、介質(zhì)濃度、介質(zhì)溫度、五、感應(yīng)淬火零件技術(shù)條件

19、零件表面感應(yīng)淬火技術(shù)條件一般包括：表面硬度、有效硬化層深度、硬化區(qū)范圍、預(yù)先熱處理等5.1、表面硬度硬度范圍適用范圍HRC5662HRC5863對(duì)耐磨性要求較高的零件。典型零件有變速叉軸、突緣、球頭銷、凸輪軸、剎車凸輪、曲軸、鋼板彈簧銷等。HRC5258對(duì)耐磨性要求一般，用于傳遞扭矩并承受沖擊載荷，要求具有較高的強(qiáng)度和韌性的零件。典型零件有半軸、貫通軸、行星輪架、轉(zhuǎn)向節(jié)等。HRC4558用于球墨鑄鐵零件。5.2、有效硬化層深度從淬硬的工件表面量至規(guī)定硬度值處的垂直距離。 對(duì)耐磨性要求一般，用于傳遞扭矩并承受沖擊載荷，要求具有較高的強(qiáng)度和韌性的零件。有效硬化層深度一般按零件直徑的1015%計(jì)算。

20、可以根據(jù)零件的直徑及所承受的扭矩和沖擊載荷分為以下幾個(gè)范圍：Ds=0.5-1.0mm 、Ds=2.0-4.0mm、Ds=3.0-5.0mm、Ds=5.0-7.0mm、Ds=7.0-9.0mm等（花鍵和齒輪Ds從齒根算起）。5.3、硬化區(qū)范圍硬化區(qū)范圍是根據(jù)零件的服役條件、幾何形狀及結(jié)構(gòu)尺寸所規(guī)定的需要進(jìn)行強(qiáng)化的區(qū)域。合理地規(guī)定硬化區(qū)范圍和硬化層分布，使其過渡層不出現(xiàn)在工作應(yīng)力的集中部位，對(duì)提高零件的強(qiáng)度和防止淬火變形及開裂非常重要。注意：1）在軸端部，可以保留28mm的不淬硬區(qū)，以免在軸端產(chǎn)生淬火裂紋； 2）花鍵類零件淬硬區(qū)花鍵全長(zhǎng)大1015mm，將不完全花鍵部分包含在淬硬區(qū)內(nèi)。 3）同一零件

21、上的兩個(gè)相鄰的淬硬區(qū)應(yīng)保持足夠大的距離，以免在交接過渡 4）對(duì)于承受扭矩并帶有法蘭的區(qū)域產(chǎn)生裂紋； 5）淬硬區(qū)內(nèi)有孔，孔應(yīng)倒角；件（如半軸等）軸徑與法蘭的過度部分應(yīng)規(guī)定有相應(yīng)的有效硬化層深度。5.4、淬火質(zhì)量檢驗(yàn)?zāi)康?進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)確認(rèn)零件感應(yīng)淬火質(zhì)量是否達(dá)到產(chǎn)品圖紙規(guī)定的技術(shù)要求、檢驗(yàn)感應(yīng)淬火工藝是否正確和穩(wěn)定、質(zhì)量問題分析等。5.4.1、表面硬度檢驗(yàn): 分為硬度計(jì)檢驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)銼刀檢驗(yàn)1）硬度計(jì)檢驗(yàn)：硬度計(jì)檢驗(yàn)多用洛氏硬度計(jì)（HRC或HRA）檢驗(yàn)。但對(duì)于無(wú)法用洛氏硬度計(jì)直接進(jìn)行檢測(cè)表面硬度的零件，須制成樣品用在有關(guān)技術(shù)文件規(guī)定的位置進(jìn)行檢驗(yàn)。為了方便現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)有時(shí)也使用便攜式里氏硬度計(jì)。硬度計(jì)檢驗(yàn)

22、可以得到較準(zhǔn)確的表面硬度值，但檢驗(yàn)數(shù)量受到限制。2）銼刀檢驗(yàn)：因操作簡(jiǎn)單、易于攜帶、受工件形狀的影響較小，多用于現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)。盡管測(cè)量不能得到準(zhǔn)確的表面硬度值，但在大批量生產(chǎn)中對(duì)零件質(zhì)量的總體控制是行之有效的方法。5.4.2、有效硬化層深度檢驗(yàn)：硬度法、金相法1） 硬度法：硬度法是將零件在感應(yīng)淬火區(qū)內(nèi)最具代表性的位置，垂直于硬化層表面取樣，經(jīng)磨平、拋光制備成符合檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的樣品，使用維氏硬度計(jì)（HV），從硬化層表面向心部測(cè)量至規(guī)定的硬度值處的垂直距離。在未明確規(guī)定極限硬度值的情況下，可以將所規(guī)定硬度范圍下限值的0.8倍作為極限硬度值進(jìn)行測(cè)量，目前該方法是國(guó)際通用的有效硬化層檢驗(yàn)方法。2）金相法：金相

23、法是將零件在感應(yīng)淬火區(qū)內(nèi)最具代表性的位置，垂直于硬化層表面取樣，經(jīng)磨平、拋光、腐蝕制備成符合檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的樣品，用金相顯微鏡從硬化層表面向心部測(cè)量至50%馬氏體處的垂直距離。作為硬度法的一種補(bǔ)充該方法仍在廣泛使用。對(duì)于有效硬化層深度要求不深，淬火過渡區(qū)較短的中碳鋼和中碳低合金鋼制零件，兩方法的檢驗(yàn)結(jié)果差別不大。六、汽車零件感應(yīng)淬火技術(shù)要求在零件圖樣上的表示方法6.1、感應(yīng)淬火技術(shù)要求在圖樣上的表示方法總則6.1.1 零件圖樣上的感應(yīng)淬火技術(shù)要求(以下簡(jiǎn)稱技術(shù)要求)是指零件經(jīng)感應(yīng)淬火處理后成品零件最終狀態(tài)(以下簡(jiǎn)稱最終狀態(tài))應(yīng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)。6.1.2 感應(yīng)淬火技術(shù)要求可以用已標(biāo)準(zhǔn)化的符號(hào)、代號(hào)標(biāo)注

24、，也可以用文字說明，文字說明一般寫在圖面左下角，與其他工藝的技術(shù)要求寫在一起。特殊情況允許寫在圖面上其他部位的空白處。能在圖形上標(biāo)注的，盡量避免用文字說明。6.1.3 技術(shù)要求標(biāo)注必須簡(jiǎn)明、準(zhǔn)確、完整、合理。如果技術(shù)要求內(nèi)容較多，且另有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)規(guī)范時(shí)，除標(biāo)注主要內(nèi)容外，可寫明按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或相關(guān)技術(shù)規(guī)范執(zhí)行。6.1.4 技術(shù)要求的指標(biāo)值，如表面硬度值、有效硬化層深度值、心部硬度值等要求(參照J(rèn)B/T 8555規(guī)定),一般采用范圍表示法標(biāo)出上、下限，如5258HRC；DS13。也可以用偏差表示法表示。偏差表示法以技術(shù)要求的下限值為名義值、下偏差的偏差值為零，加上偏差來(lái)表示，如526 HRC，D

25、S12 。特殊情況也可只標(biāo)注下限值或上限值，如不小于45HRC，DS3。在同一產(chǎn)品的所有零件圖樣上，應(yīng)采用統(tǒng)一的表達(dá)形式。要求零件表面硬度或有效硬化層深度檢測(cè)必須在指定點(diǎn)（部位）時(shí)，如圖6.2、感應(yīng)淬火零件硬化區(qū)域的表示方法: (參照GB/T 131) 感應(yīng)淬火硬化區(qū)域在圖樣上的表示 局部有硬化要求的部位在圖樣上用粗點(diǎn)劃線框出 軸對(duì)稱零件可用一條粗點(diǎn)劃線 硬化與不硬化均可的部位用虛線表示不允許硬化畫在熱處理部位外側(cè)表示 或不要硬化的部位則不必標(biāo)注圖6-6 形狀復(fù)雜零件感應(yīng)淬火技術(shù)要求的標(biāo)注方法 零件感應(yīng)淬火標(biāo)注圖 Y部感應(yīng)淬火技術(shù)要求標(biāo)注圖 Z部感應(yīng)淬火技術(shù)要求標(biāo)注圖6.3、感應(yīng)淬火硬度要求在

26、圖樣上的表示用洛氏硬度（GBT 230）在圖樣上表示表面硬度。表面硬度的標(biāo)注包括兩部分，即要求硬度值和相應(yīng)的試驗(yàn)力，如：78HRA，55HRC。試驗(yàn)力的選取與所要求的最小有效硬化層深度有關(guān)。表1-1是用洛氏硬度表示表面硬度時(shí)的關(guān)系表。心部硬度在圖樣上的表示用布氏硬度（GB/T 231）表示零件心部硬度。代表符號(hào)HBS，如170230HBS。表6-1 以洛氏硬度A標(biāo)尺或洛氏硬度C標(biāo)尺表示時(shí)，最低表面硬度、最小有效硬化層深度、表面硬度與試驗(yàn)力之間的關(guān)系最小有效硬化層深度mm 最低表面硬度 HRA （60Kg）HRC （150Kg）707575787881>8140494955 5560 &g

27、t;60 0.4HRA0.45HRAHRA0.5HRAHRAHRA0.6HRAHRAHRAHRA0.8HRAHRAHRAHRAHRC0.9HRAHRAHRAHRAHRCHRC1.0HRAHRAHRAHRAHRCHRCHRC1.2HRAHRAHRAHRAHRCHRCHRCHRC6.4、有效硬化層深度在圖樣上的表示 圖樣上感應(yīng)淬火、回火零件有效硬化層深度代號(hào)按GB 5617規(guī)定，用DS表示，單位為mm（標(biāo)注時(shí)，單位mm可省略），有效硬化層深度的定義和測(cè)量方法按GB 4340、A08 M8.1規(guī)定執(zhí)行。 有效硬化層深度的標(biāo)注包括三部分，即有效硬化層深度代號(hào)DS，測(cè)量有效硬化層深度的界限硬度值和要求的

28、有效硬化層深度值，如DS450HV11.22.0 。有效硬化層深度界限硬度值的選取與技術(shù)要求的硬度下限值有關(guān)，按A08 M8.1規(guī)定執(zhí)行。在剖面圖上，感應(yīng)淬火有效硬化層區(qū)域可用粗點(diǎn)劃線標(biāo)出。6.5、感應(yīng)淬火技術(shù)條件圖樣標(biāo)注示例 標(biāo)注除硬度以外的其他力學(xué)性能要求時(shí)（如強(qiáng)度、沖擊韌性等），應(yīng)在零件圖樣上注明具體技術(shù)指標(biāo)和取樣方法。 零件感應(yīng)淬火的外觀質(zhì)量、金相組織等無(wú)法用量值表達(dá)的要求，一般均用文字說明。圖6-8 局部感應(yīng)淬火標(biāo)注方法偏差表示法 局部感應(yīng)淬火 范圍表示法 局部感應(yīng)淬火：表面硬度 5662HRC， 有效硬化層深度DS450HV1 1.22.0 七、汽車零件感應(yīng)淬火材料、結(jié)構(gòu)與技術(shù)要求

29、的工藝性7.1、感應(yīng)淬火硬化區(qū)域設(shè)計(jì)通則感應(yīng)淬火可以實(shí)現(xiàn)零件的局部淬火，根據(jù)零件的服役條件，原則上淬火硬化區(qū)域可以設(shè)計(jì)在零件需要的任何部位。但對(duì)感應(yīng)淬火具有的獨(dú)特特點(diǎn)，如邊緣效應(yīng)（亦稱楞角效應(yīng)）等，在零件硬化區(qū)域設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到，否則可能給零件帶來(lái)傷害。7.1.1 靠近軸端和孔邊的淬火硬化區(qū)設(shè)計(jì)淬硬區(qū)表面有槽、孔、淬火硬化區(qū)靠近軸的端頭時(shí)，為防止孔邊、或楞邊產(chǎn)生淬火裂紋，端頭應(yīng)該有大于1×45°的倒角，以削弱邊緣效應(yīng)，同時(shí)允許在槽、孔附近和軸的端頭有寬度為A的軟帶或未淬區(qū)，如圖6-1、圖6-2 及表2-2所示。 圖7-1 允許在槽、孔附近和軸的端頭 圖7-2 感應(yīng)淬火硬化區(qū)

30、接近端頭有寬度為A的軟帶或未淬區(qū) 或孔邊的設(shè)計(jì)示例表7-1 槽、孔附近和軸的端頭允許的軟帶或未淬區(qū)寬度A有效硬化層深度 DS mmA mm32A833A127.1.2 淬火硬化區(qū)域內(nèi)有孔時(shí)的設(shè)計(jì)孔、楞、溝、槽等結(jié)構(gòu)的存在經(jīng)常是產(chǎn)生淬火裂紋的根源，所以感應(yīng)淬火區(qū)域內(nèi)不希望有這些結(jié)構(gòu)。當(dāng)由于零件的功能需要，這些結(jié)構(gòu)必須存在時(shí)，孔徑越小越好，并且在孔的端部應(yīng)有大于1×45°的倒角；楞越低越好，并加上大于1×45°的倒角；溝槽越淺越好，并能完全包容在硬化層之內(nèi)。淬火硬化區(qū)域內(nèi)有孔時(shí)的設(shè)計(jì)如圖6-3所示。 銷子淬硬區(qū)域內(nèi)的孔 曲軸軸頸淬硬區(qū)內(nèi)的油孔 圖7-3 淬火

31、硬化區(qū)域內(nèi)有孔7.1.3 淬火硬化區(qū)域內(nèi)有溝槽時(shí)的設(shè)計(jì)淬火硬化區(qū)域內(nèi)的軸頸表面需要有安裝卡環(huán)的凹槽或有螺紋時(shí)，應(yīng)使凹槽深度h小于或等于有效硬化層深度DS的1/2，以減弱尖角效應(yīng)，同時(shí)凹槽對(duì)軸的強(qiáng)度的損害也能得到適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。 圖7-4 硬化區(qū)域內(nèi)有溝槽時(shí) 圖7-5 當(dāng)淬火硬化區(qū)域內(nèi)有軸向鍵槽時(shí)當(dāng)淬火硬化區(qū)域內(nèi)有軸向鍵槽時(shí)，槽的深度h應(yīng)小于有效硬化層深度DS，鍵槽在軸上縱切面的形狀應(yīng)為月牙形，圓弧過渡到軸頸表面。7.1.4 兩段互相靠近的淬火硬化區(qū)域的設(shè)計(jì)淬硬區(qū)不能一次連續(xù)淬火時(shí),兩段相鄰硬化區(qū)接頭處的軟帶或未淬區(qū)最小距離A應(yīng)符合下表 零件直徑 mmA304515mm153010mm7.1.5 淬

32、火硬化層內(nèi)側(cè)存在小孔時(shí)的設(shè)計(jì)在淬火硬化層內(nèi)側(cè)存在小孔時(shí)，其孔邊和零件外表面間的距離d與有效硬化層深度DS有關(guān)有效硬化層深度DS (mm)0.51.01.02.52.04.03.05.04.07.0孔邊至外表面的距離d (mm)>4.0>6.0>8.0>10>127.1.6 管狀零件的淬火硬化區(qū)域設(shè)計(jì)管狀零件采用感應(yīng)淬火時(shí)，其壁厚應(yīng)大于4mm。如果管子里面有內(nèi)臺(tái)階存在，淬硬區(qū)邊緣與內(nèi)臺(tái)階的底邊之間的軟帶或未淬區(qū)至少為4mm，以防過渡區(qū)的張應(yīng)力與結(jié)構(gòu)因素疊加而出現(xiàn)裂紋。7.1.7 階梯軸的楞角及R弧當(dāng)階梯軸大直徑和小直徑的交界面正處在淬火硬化區(qū)里，為避免因尖角效應(yīng)產(chǎn)生

33、過熱和淬火裂紋，階梯軸間所形成的90°直角楞必須加上大于1×45°的倒角。小軸徑向大軸徑變徑的軸根處最好用圓角過渡，過渡圓角的R越大對(duì)小軸徑根部感應(yīng)淬火的質(zhì)量越有利。當(dāng)該軸不作為傳遞扭矩、輸出功率的零件時(shí)，則淬硬區(qū)域可以設(shè)計(jì)成兩段，既可以減小感應(yīng)淬火的難度，又可以提高局部區(qū)域的耐磨性，兩段淬硬區(qū)域都要離開端面一定的距離，以取得合理的硬化區(qū)分布狀態(tài)。 階梯軸硬化區(qū)的軸肩倒角和過渡圓弧 階梯軸淬火硬化區(qū)設(shè)計(jì)成兩段7.1.8 花鍵軸淬火硬化區(qū)域設(shè)計(jì)當(dāng)結(jié)構(gòu)上帶有花鍵的零件要求花鍵部分感應(yīng)淬火時(shí)，為避免因工作應(yīng)力和過渡區(qū)應(yīng)力疊加而損害軸的強(qiáng)度，花鍵部分的淬硬區(qū)域應(yīng)該超過花鍵

34、結(jié)束端1015mm7.1.9 僅法蘭內(nèi)端面需要淬硬區(qū)設(shè)計(jì)當(dāng)僅法蘭內(nèi)端面需要淬硬時(shí)，允許在相鄰軸頸周圍有寬度A為小于等于12mm的環(huán)形軟帶或未淬區(qū)。7.2、有效硬化層深度等級(jí)及其用途深度等級(jí)（mm）用途0.41.0直徑14mm以下小軸、模數(shù)小于1.5的花鍵、內(nèi)花鍵、轎車轉(zhuǎn)向齒條及其他細(xì)小的轎車零件。主要用于提高零件的耐磨性能。1.03.0直徑1530mm的小軸、銷子，變速叉，凸緣等零件，主要用于提高零件的耐磨性能。2.04.0中型車的曲軸、轉(zhuǎn)向球頭銷、輕型車轉(zhuǎn)向節(jié)、轎車輸出突緣及桿部直徑2030mm的微型車半軸等，主要用于要求耐磨性或疲勞強(qiáng)度的零件。3.06.0重型車的曲軸（圓角淬火）、中型車轉(zhuǎn)

35、向節(jié)及桿部直徑< 40mm輕型車半軸等零件，主要用于對(duì)疲勞強(qiáng)度要求較高的零件5.07.0桿部直徑<52mm中型車半軸、差速器殼等用于疲勞強(qiáng)度要求高的零件。7.010.0桿部直徑5258mm重型車半軸，貫通軸用于疲勞強(qiáng)度要求很高的零件。10.012.0桿部直徑58mm以上重型車半軸，用于疲勞強(qiáng)度要求極高的零件。注：形狀復(fù)雜零件，由于感應(yīng)淬火的工藝特點(diǎn)造成淬火硬化層不能完全仿形，因此，形狀復(fù)雜的零件除總體上選用表2中某一硬化層等級(jí)外，在個(gè)別部位允許給出范圍以外的淬硬層深度。例如發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸，階梯軸結(jié)構(gòu)的小紅旗轎車的差速器突緣等零件。 7.3、汽車零件感應(yīng)淬火常用材料7.3.1 冶金質(zhì)量

36、1） 化學(xué)成份、低倍和高倍組織，非金屬夾雜物應(yīng)符合GB 699、GB 5676、GB 1348、GB/T 3077、 GB 5216 的規(guī)定。2） 合金結(jié)構(gòu)鋼應(yīng)采用細(xì)晶粒鋼，按GB/T 6394規(guī)定，晶粒度應(yīng)為58級(jí)3） 球墨鑄鐵零件，為保證零件感應(yīng)淬火的硬度，其基體的珠光體含量應(yīng)35，球墨鑄鐵用于曲軸、凸輪軸等重要零件時(shí)，其基體的珠光體含量應(yīng)70。7.3.2 汽車零件感應(yīng)淬火常用的材料1） 最適合感應(yīng)淬火的材料是中碳結(jié)構(gòu)鋼、中碳低合金鋼結(jié)構(gòu)鋼。2） 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼35、40、45、50、55等（GB699）。3） 合金結(jié)構(gòu)鋼35Cr、40Cr、45Cr、50Mn、40MnB、45MnB、35

37、CrMo、42CrMo、42CrNiMo4） 鑄鋼：ZG270500(ZG35)、ZG310570(ZG45)等（GB5676）。5） 球墨鑄鐵：QT500、QT6003、QT7002、QT8002、QT9002等（GB1348）6） 非調(diào)質(zhì)鋼 如50MnVS7）其他化學(xué)成份、性能相當(dāng)?shù)牟牧稀?.4、鋼件感應(yīng)淬火組織級(jí)別級(jí)別組織特征晶粒平均面積mm2 對(duì)應(yīng)的晶粒度圖號(hào)1粗馬氏體0.06112較粗馬氏體0.015323馬氏體0.0016-734較細(xì)馬氏體0.000268-945細(xì)馬氏體0.000139-1056微細(xì)馬氏體0.00011067微細(xì)馬氏體，其含碳量不均勻0.00011078微細(xì)馬氏體

38、，其含碳量不均勻，并有少量極細(xì)珠光體（屈氏體）加少量鐵素體（5）0.00011089微細(xì)馬氏體加網(wǎng)狀極細(xì)珠光體（屈氏體）加未熔鐵素體（10%）0.000110910微細(xì)馬氏體加網(wǎng)狀極細(xì)珠光體（屈氏體）加大塊未熔鐵素體（10%）0.000110107.5、常用鋼鐵材料感應(yīng)淬火后的硬度及最大硬化層深度鋼鐵材料感應(yīng)淬火后的所能達(dá)到的最大硬化層深度與零件的材料、零件感應(yīng)淬火部位的結(jié)構(gòu)（如平面、外圓、內(nèi)孔、花鍵、圓角）及尺寸等因素有關(guān)。汽車常用鋼鐵材料感應(yīng)淬火后的硬度及最大有效硬化層深度鋼號(hào) 表面硬度（噴射淬火）最大有效硬化層深度（界限硬度值450HV) （噴射淬火）mm預(yù)先熱處理 HRCHV35405

39、63775102.0調(diào)質(zhì)4045584366642.8調(diào)質(zhì)或正火4550635107903.5調(diào)質(zhì)或正火5055636007904.0調(diào)質(zhì)或正火35Cr4555436600 7.0調(diào)質(zhì)40Cr506351071010調(diào)質(zhì)45Cr556360079010調(diào)質(zhì)40MnB506351078010調(diào)質(zhì)45MnB556360079010調(diào)質(zhì)35CrMo45554366008.0調(diào)質(zhì)42CrMo556360079011調(diào)質(zhì)40CrNiMo506351079011調(diào)質(zhì)45CrNiMo556360079011調(diào)質(zhì)注1：如果零件內(nèi)孔、平面、圓角等表面淬火、其最大有效硬化深度要低于表中值；注2：當(dāng)使用有

40、機(jī)淬火介質(zhì)浸液淬火時(shí)得到的表面硬度要低于表中值。八、感應(yīng)淬火質(zhì)量問題及解決方法產(chǎn)生淬火裂紋的因素：（3點(diǎn)）零件結(jié)構(gòu)、零件表面質(zhì)量、冷卻條件不良8.1、零件的結(jié)構(gòu)引起的淬火裂紋零件的淬火區(qū)域內(nèi)形狀復(fù)雜，存在臺(tái)階、端頭、尖角、鍵槽、孔洞和油道等結(jié)構(gòu)，感應(yīng)加熱時(shí)導(dǎo)致感應(yīng)電流集中，使這些部位過熱，加熱過深，在接下來(lái)的淬火冷卻中其表面很快形成了馬氏體薄層，而隨后的繼續(xù)冷卻中，薄層內(nèi)部的奧氏體不斷地轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，比容增大向外擴(kuò)張，使最初形成的馬氏體在拉應(yīng)力的作用下剝落，而產(chǎn)生淬火裂紋。解決辦法：（6點(diǎn)）8.1.1、將在不影響總體結(jié)構(gòu)和使用性能的情況下，將臺(tái)階或斷頭的尖角去掉，孔洞的出口處進(jìn)行倒角；8.1.

41、2、嚴(yán)格控制淬火區(qū)域；8.1.3、在孔洞處打入紫銅銷，銷子的頂面與孔表面平齊，改善溫度的均勻性；8.1.4、孔洞內(nèi)塞入濕軟木削或石棉繩，減緩邊緣處的冷卻速度；8.1.5、將零件的孔洞對(duì)應(yīng)感應(yīng)器有效圈處的噴水孔堵塞，改善冷卻條件；8.1.6、在感應(yīng)器有效圈對(duì)應(yīng)零件空洞的部位嵌入合適的導(dǎo)磁材料，改善電流的分布。 8.2、零件的表面質(zhì)量引起的淬火裂紋零件的表面粗糙度太差殘留的刀痕，在冷卻過程中，在應(yīng)力集中的作用下將以刀痕的尖部作為裂紋源，向淬硬層縱深發(fā)展形成淬火裂紋。解決辦法：改善零件的表面粗糙度，加工時(shí)刀鋒不宜太尖。8.3、冷卻條件不良引起的淬火裂紋 感應(yīng)淬火時(shí)冷卻速度和冷卻均勻性是十分重要的參數(shù)

42、，如果淬火介質(zhì)的冷卻性能不良或冷卻方式不當(dāng)將引起淬火裂紋和其他缺陷。感應(yīng)淬火時(shí)一般是零件的表層淬火，淬火冷卻速度應(yīng)該很快，否則達(dá)不到表面淬火的目的，為此多采用噴射冷卻方式。但冷卻速度也不宜過分激烈，否則將產(chǎn)生淬火裂紋和變形。理想的淬火介質(zhì)的冷卻性能應(yīng)該是在鋼的奧氏體等溫分解曲線的臨界溫度具有大于或等于臨界冷卻速度，而在Ms 點(diǎn)以下具有較小的冷卻速度。解決措施：根據(jù)零件的材料及工藝成本選用合適的淬火介質(zhì)，如聚乙烯醇水溶性淬火介質(zhì)，UCON、豪富頓251、貝多非亞等聚醚類水溶性淬火介質(zhì)，具體濃度根據(jù)要求的使用說明配制。 水噴射冷卻和浸液冷卻能力比較 乳化油及不同溫度水噴射能力比較表8-1 淬火液溫

43、度對(duì)裂紋傾向性影響淬火水溫度/ 裂紋情況 裂紋比例%裂紋程度3080嚴(yán)重4060嚴(yán)重5050一般6010輕微680無(wú)注：淬火水泵壓力0.15-0.2MPa，噴水壓力0.015 Mpa。每種水溫淬火零件20件。磁粉探傷檢查裂紋。 表8-2 水在工件表面溫度200-350區(qū)間的最大冷卻能力冷卻方式及水溫 最大冷卻速度/（/S）噴射冷卻 1520002018003014004090050550浸沉冷卻（水溫15） 6008.4、感應(yīng)器與零件間隙對(duì)淬火裂紋的影響間隙的大小對(duì)淬火裂紋的影響較大，間隙增加能顯著減小淬火裂紋的傾向性（以主銷靜止淬火為例）間隙/mm 工藝參數(shù) 裂紋比例/% 加熱功率/kW加熱

44、時(shí)間/S冷卻時(shí)間/S淬火水壓力/MPa1.81804.57.00.21002.81804.59.00.2552.81605.59.00.25404.31605.59.00.2588. 5、噴射壓力對(duì)淬火裂紋的傾向性影響 噴射壓力越大，淬火裂紋情況越嚴(yán)重，隨著噴射壓力的提高，噴出的水柱水量越大，冷卻的均勻性越差，淬火裂紋傾向性越大淬火水噴射壓力/MPa 工藝參數(shù)裂紋比例% 間隙/mm加熱功率/kW加熱時(shí)間/S冷卻時(shí)間/S0.242.81804.69.046.70.122.81804.69.023.3每組試件30件，零件硬化層深度：3.0mm；表面硬度：HRC63-64；磨后進(jìn)行磁粉探傷 解決方案：1）根據(jù)零件的形狀、結(jié)構(gòu)尺寸及材料選擇合適的感應(yīng)器與零件的間隙，一般選用2.5-4mm的間隙；2）根據(jù)零件的形狀、結(jié)構(gòu)尺寸及材