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45鋼軸類零件熱處理斷裂分析及預(yù)防

45鋼由于價(jià)格便宜、來源方便、加工性能好,淬火后具有較高的硬度,調(diào)質(zhì)處理后具有良好的強(qiáng)韌性、高的強(qiáng)度和一定的耐磨性,被廣泛地應(yīng)用于中低檔的軸類零件。但是45鋼軸在熱處理過程中,由于材料本身的原因,熱加工不當(dāng)和熱處理工藝安排不合理,往往容易產(chǎn)生熱處理斷裂或在工作中發(fā)生早期失效,造成產(chǎn)品報(bào)廢,嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

  1.柴油曲軸熱處理產(chǎn)生的裂紋及預(yù)防
  某柴油機(jī)廠生產(chǎn)一批柴油機(jī)曲軸,該工廠采用圓鋼鍛造,為了趕工期,該廠采取的加工工序是:下料→鍛造→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工→檢驗(yàn)入庫。該批曲軸在淬火后,一部分曲軸的曲拐處產(chǎn)生裂紋,造成了產(chǎn)品報(bào)廢。

  分析工序安排和以往的經(jīng)驗(yàn),這是因?yàn)殄懞鬀]有進(jìn)行退火或正火,鋼材在鍛造時產(chǎn)生的鍛造應(yīng)力沒有很好地消除,因此在熱處理淬火時,淬火產(chǎn)生的應(yīng)力和原來軸中存在的應(yīng)力疊加,當(dāng)疊加應(yīng)力超過材料的強(qiáng)度極限時,曲45鋼曲軸表面應(yīng)力集中處即產(chǎn)生裂紋。

  針對45鋼鍛造曲軸產(chǎn)生裂紋原因的分析,對45鋼鍛造后的曲軸進(jìn)行正火熱處理,不僅消除了鍛造產(chǎn)生的應(yīng)力,還為曲軸的調(diào)質(zhì)熱處理做好了組織準(zhǔn)備,正火后的45鋼曲軸鍛件在淬火后不再產(chǎn)生裂紋。

  2.45鋼軸類的熱處理工藝改進(jìn)
  某機(jī)械廠生產(chǎn)一批軸套,外徑φ140mm,內(nèi)徑φ100mm,長320mm。如果采用圓鋼制造,僅內(nèi)孔切掉就浪費(fèi)材料50%以上,而且浪費(fèi)大量加工工時。后來該廠采用外徑略大內(nèi)徑略小的鋼管制造,這樣就節(jié)約了大量鋼材料并節(jié)省了大量加工工時。為了提高軸套的強(qiáng)度,我們采用了調(diào)質(zhì)熱處理,其熱處理工藝是:淬火加熱溫度840℃,水冷;550℃回火,保溫2h后空冷,回火后軸套硬度25~30HRC,符合技術(shù)要求。

  但是第一批熱處理的12個軸套中有2個出現(xiàn)裂紋。分析其產(chǎn)生的原因:①由于中空套在淬火冷卻時,內(nèi)外壁冷卻不均勻,外部冷卻快,內(nèi)壁冷卻慢,造成內(nèi)外應(yīng)力不均勻,使軸套產(chǎn)生裂紋。②鋼套在軋制過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力未能很好地進(jìn)行消除,因此在熱處理時軋制后的殘留應(yīng)力和熱處理淬火應(yīng)力疊加,當(dāng)疊加應(yīng)力超過鋼材的強(qiáng)度極限時,45鋼鋼套就會斷裂。

  針對以上原因,我們采取兩項(xiàng)工藝改進(jìn):①淬火前,首先對軸套進(jìn)行消除應(yīng)力退火,加熱溫度700℃保溫1h,出爐后空冷。②軸套在淬火冷卻時,應(yīng)垂直入水,并上下不停運(yùn)動,這就加快了軸套內(nèi)壁的冷卻速度,減少鋼套內(nèi)外壁冷卻溫度的不一致性,從而減少內(nèi)外壁冷卻應(yīng)力。

  采取以上兩項(xiàng)工藝措施,軸套在熱處理后不再出現(xiàn)裂紋,提高了產(chǎn)品質(zhì)量,從而保證了軸套生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

  3.大型45鋼鍛軸的熱處理工藝改進(jìn)
  在某一熱處理廠,我們對一根φ320mm×1600mm大型鍛軸進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理,雖然我們淬火冷卻過程采取多項(xiàng)工藝措施:即從電阻爐取出大型鍛軸時放在空氣中預(yù)冷卻,適當(dāng)降低淬火溫度,在冷卻階斷采取水冷→空冷→水冷→空冷→水冷,并提高出水溫度,但鍛軸仍舊出現(xiàn)裂紋。這是因?yàn)榇笮洼S淬火時內(nèi)外溫度相差較大,冷卻溫度不均勻?qū)е聝?nèi)外應(yīng)力過大引起的。

  我們改進(jìn)了熱處理工藝,在處理大型鍛軸采取了用正火代替調(diào)質(zhì)處理。并對調(diào)搟軸和正火軸進(jìn)行組織和性能的檢查,發(fā)現(xiàn)兩類軸組織和性能基本一致。因此,我們認(rèn)為對直徑較大的軸可以采取以正火代替調(diào)質(zhì)熱處理,這樣既解決了大型軸的質(zhì)量問題,又可保證大型軸淬火裂紋的產(chǎn)生。對于要求表面對磨性較高的大直徑軸,可采取鍛后正火處理,加工成形后,再對大直徑軸進(jìn)行表面中頻感應(yīng)淬火,這樣可大大提高軸的使用壽命。

  4.細(xì)長軸的熱處理工藝改進(jìn)
  某機(jī)械廠在處理一批φ20mm×300mm的45鋼細(xì)長軸,其技術(shù)要求軸表面硬度45~50HRC。為了減少細(xì)長軸的熱處理變形,我們采取了亞溫淬火,即軸的加熱溫度800℃,水冷→油冷雙液淬火,然后200℃保溫2h后空冷,軸的變形有所減小,硬度略有降低,熱處理硬度43~48HRC。但在使用過程中,雖然硬度偏低,仍出現(xiàn)早期斷裂。

  原因分析:經(jīng)金相組織檢查,發(fā)現(xiàn)在回火馬氏體組織中有塊狀鐵素體,殘余鐵素體破壞了軸的破斷抗力,使軸在使用過程中出現(xiàn)了早期斷裂失效,嚴(yán)重影響了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

  后來我們在處理此類軸時,適當(dāng)提高了淬火加熱溫度(830℃),在水中冷卻,當(dāng)軸冷卻到150~200℃時進(jìn)行校直,這是因?yàn)?5軸在200~150℃時,奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變較激烈,相變超塑性效應(yīng)明顯,校直較容易,校直后進(jìn)行200℃回火,軸類變形極少,硬度45~50HRC,基本符合技術(shù)要求,而且在使用過程中不再出現(xiàn)細(xì)長軸早期斷裂失效現(xiàn)象。

  5.劣質(zhì)45鋼軸的熱處理
  某機(jī)械廠在對一批45鋼軸進(jìn)行淬火熱處理時,成批裂紋產(chǎn)生,后來雖然采取各項(xiàng)措施:如降低淬火溫度,提高出水溫度,及時進(jìn)行回火,但仍有較多軸斷裂。后來我們對這批45鋼進(jìn)行化學(xué)成分分析和金相組織檢查,發(fā)現(xiàn)這批軸含碳量較高,wC=0.58%,wS= 0.3%,嚴(yán)重超標(biāo);金相組織檢查發(fā)現(xiàn)鋼中含有較多非金屬夾雜物。硫含量過高和鋼中含有大量非金屬夾雜物是造成45鋼軸在熱處理過程中產(chǎn)生斷裂的主要原因。

  對于這批軸,我們只能采取全部報(bào)廢的措施。后來我們建議該廠嚴(yán)格控制鋼材進(jìn)廠門檻,對每批進(jìn)廠鋼材進(jìn)行化學(xué)成分檢查和組織檢查,從源頭上保證產(chǎn)品質(zhì)量,防止廢品的產(chǎn)生。

  6.結(jié)語
  軸是工程機(jī)械中的重要零件,主要起著傳遞動力,并承受著不同大小和形式的載荷,如彎曲、扭轉(zhuǎn)、疲勞、沖擊等,因此,一般軸需要較高的力學(xué)性能,同時還要考慮選材的經(jīng)濟(jì)性。

  45軸由于價(jià)格便宜,來源方便,加工性能好等特點(diǎn)是一般軸的首選鋼材。而且為了提高45軸的力學(xué)性能,還需對軸進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理。但是由于45鋼淬透性軸差,在水中淬火時,往往容易產(chǎn)生裂紋,因此我們首先要控制鋼材進(jìn)廠質(zhì)量,在熱處理時,根據(jù)不同情況,采取合理的正確的熱處理工藝,從而減少45鋼軸在熱處理過程中及使用中出現(xiàn)早期斷裂,從而提高軸的使用壽命,保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。


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2019年12月11日 10:08 罂粟 [山东省新泰市网友]

这篇文章写得好!

2019年12月11日 9:05 [陕西省市辖区网友]

油田管你们能做不?

2019年12月11日 8:37 依诺 [山西省保德县网友]

精密钢管博客,专业!

2019年12月11日 8:35 [辽宁省市辖区网友]

Technical leaders

2019年12月11日 7:56 必相依 [山东省莱阳市网友]

这篇文章很专业哦,收藏了。

2019年12月11日 6:52 疾风落叶 [云南省文山壮族苗族自治州网友]

你好,我们特斯拉将在中国建厂,希望有机会合作共赢。

2019年12月11日 6:10 殊途 [辽宁省海州区网友]

上次问你们定的管子 我定的公差是 +/-0.10 结果你们发过来的货是 +/-0.03了公差,我们的轴承装不上去,精度做的太高了。

2019年12月11日 4:56 琵琶曲里的思念 [浙江省衢州市网友]

你们厂在哪里?

2019年12月11日 3:43 灰色调 [广西壮族自治区平南县网友]

你好,我们是拉伸机厂,你们的管子要不要用到拉伸机?

2019年12月11日 3:10 溪筠 [广东省禅城区网友]

不想说什么,就是想来点个赞!

2019年12月11日 2:50 抹不去的悲伤 [海南省琼海市网友]

你好 我们是做直线度测量仪的 请问你们有需要不?

2019年12月11日 1:39 淮上晚风 [山东省苍山县网友]

Thanks!

2019年12月11日 1:12 [江苏省灌南县网友]

12*1有现货吧?帮我来500公斤,QQ联系!735846298

2019年12月11日 1:08 一定要幸福 [山东省市辖区网友]

14*1.5 汽车预警装置上面用的管子 你们可以生产不?

2019年12月11日 0:02 中原古风 [河北省深泽县网友]

垃圾,问你们定个管子还要起定量,没有5吨还不给做。

2019年12月10日 23:58 雪花谣 [湖北省襄阳市网友]

The service is good!

2019年12月10日 23:29 不稀罕

一个字 “赞”!!!!

2019年12月10日 23:27 [辽宁省网友]

Good quality

2019年12月10日 22:37 覆水难收 [重庆市奉节县网友]

What's your email address? I want to order steel tube.

2019年12月10日 20:52 [四川省自贡市网友]

上次问你们定的 1吨10*1的无氧退火的管子 太软了一受力就弯,下次帮我退生点。

2019年12月10日 19:37 孤叶 [浙江省永嘉县网友]

Could you please represent our German products?

2019年12月10日 19:19 花开不是为了凋谢 [河北省张家口市网友]

China quality made!

2019年12月10日 18:03 [黑龙江省兰西县网友]

你们有多少台轧机?

2019年12月10日 16:14 [重庆市网友]

邦迪管你们能不能做?

2019年12月10日 15:54 沫伊 [山西省朔城区网友]

Hello, pls send your offer to steeog@gmail.com we need the tube 13*1.5 SAE1020 Thanks!

2019年12月10日 14:42 [湖南省麻阳苗族自治县网友]

3*1的超小口径的管子 可以做不?

2019年12月10日 14:38 凝露 [安徽省瑶海区网友]

Good technology!

2019年12月10日 14:17 曾经只是过去式 [黑龙江省拜泉县网友]

你们公司钢管最精的精度做到多少?

2019年12月10日 13:33 [湖南省常宁市网友]

你好,我是做检测仪器的,你们钢管要用光普仪不?

2019年12月10日 11:49 [广东省武江区网友]

兄弟,问一下,你们的常州精密钢管博客是怎么推广的!访问量这么大!我也做了个博客,和你们不一个行业的。

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