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CN107828956A - 一种柴油车用42CrMo曲轴锻坯的交互式组合热处理工艺 - Google Patents

一种柴油车用42CrMo曲轴锻坯的交互式组合热处理工艺 Download PDF

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CN107828956A
CN107828956A CN201710966727.9A CN201710966727A CN107828956A CN 107828956 A CN107828956 A CN 107828956A CN 201710966727 A CN201710966727 A CN 201710966727A CN 107828956 A CN107828956 A CN 107828956A
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42crmo
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李永志
李悦
于福义
李依玮
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Jiujiang University
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Jiujiang University
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/30—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for crankshafts; for camshafts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
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Abstract

一种柴油车用42CrMo曲轴锻坯的交互式组合热处理工艺，包括以下步骤，在车用42CrMo曲轴锻坯的常规调质处理前，增加一次正火热处理工艺，作为预热处理，其正火热处理工艺选择为880℃×1h空冷,且当升温至550℃时要保温0.5h；将正火热处理后的曲轴，再进行最终调质处理，调质处理包括淬火、高温回火。本发明增加一次正火热处理，在实施正火处理、调质处理时，给出了具体的加热速率、保温时间等，工艺线路明确、具体(正火、淬火时分别增加了保温时间段、回火时保温时间延长到5小时)；从而使得采用了正火+调质处理方式，所最终获得该曲轴组织与性能，不仅仅达到国家相关评价标准，而最重要的是满足了该型柴油车曲轴最终产品的综合机械性能、车辆行驶要求与曲轴寿命要求。

Description

一种柴油车用42CrMo曲轴锻坯的交互式组合热处理工艺
技术领域
本发明涉及一种柴油车用42CrMo曲轴锻坯的交互式组合热处理工艺。
背景技术
曲轴是汽车发动机的最关键零部件之一，其制造成本占发动机的10-20%。曲轴在工作中受到不断变化的燃气压力、惯性力及力矩作用, 从而在各部分产生弯曲、扭转、剪切、拉压等交变应力,其服役条件非常恶劣。曲轴的性能在很多程度上影响着汽车发动机的可靠性与寿命，所以要求曲轴有较高的抗拉强度、疲劳强度、表面强度、耐磨性, 同时心部要有一定的韧性。在国家相关标准要求前提下，除了科学选材外，如何科学制定热处理工艺，是汽车零部件企业差异性竞争的核心。
目前，国内曲轴材料一般分为锻钢和球墨铸铁两类。对于160 kW以上的大功率发动机曲轴，优先采用锻钢曲轴。车用42CrMo钢是常用的调质钢曲轴，通过锻造制坯。其生产工艺线路是：下料-中频加热-预锻-终锻-切边-整形-调质处理-喷丸-检测-机加工。这类曲轴锻坯的热处理工艺较复杂，需要时间多，而且能源消耗较大。根据国家《汽车发动机曲轴技术条件标准》要求，车用42CrMo调质钢整体曲轴锻坯的常用热处理工艺主要包括：正火处理、调质处理等，此外轴颈和圆角表面需要进行中高频淬火或氮化处理。
根据国家相关标准要求，不同类型车用42CrMo曲轴，其锻坯既可以采用正火处理、亦可以选择调质处理等热处理方法，一般都能满足国家标准，但对于不同车型的42CrMo曲轴，到底选择哪种热处理工艺及什么样工艺线路，相关标准没有明确规定。所以，不同车型的42CrMo曲轴，采用热处理工艺不同及工艺线路不同，最后得到的车用42CrMo曲轴的组织和性能也不一样。
同时，不同车型的42CrMo曲轴锻坯的正火温度范围是Ac3或Accm以上30~50℃；淬火温度范围是850～870±10℃可选择水淬、油淬以及淬火液淬火；回火温度范围选择为570～610±10℃，目前没有一个明确具体的热处理线路。而国家标准也没有给出具体的温度、加热速率、保温时间、淬火介质等。
近年来，某型号皮卡柴油车不断接到用户投诉，主要反映：汽车曲轴出现早期异常磨损、弯扭变形、运行异响，严重时出现裂纹、甚至折断等质量问题。该型号柴油车用曲轴是42CrMo锻钢，常规热处理是调质处理，且处理后各项指标达到国家相关标准，但其最终产品的综合机械性能仍无法满足车辆使用寿命要求，这说明排除了选材及锻造质量外，热处理技术正确选择、应用，以及具体工艺线路的正确实施，是影响该曲轴最终产品的综合机械性能的关键；如何通过实验与测试，获得该车型42CrMo曲轴锻坯的热处理工艺方法与工艺线路非常重要。
发明内容
本发明其目的就在于提供一种柴油车用42CrMo曲轴锻坯的交互式组合热处理工艺，解决了目前汽车曲轴出现早期异常磨损、弯扭变形、运行异响，严重时出现裂纹、甚至折断等质量问题。
为实现上述目的而采取的技术方案是，一种柴油车用42CrMo曲轴锻坯的交互式组合热处理工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：
（1）在车用42CrMo曲轴锻坯的常规调质处理前，增加一次正火热处理工艺，作为预热处理，其正火热处理工艺选择为880℃×1h空冷,且当升温至550℃时要保温0.5h；
（2）将正火热处理后的曲轴，再进行最终调质处理，调质处理包括淬火、高温回火，其淬火方案为，开始以≤60℃/h升温速率加热，至600℃左右保温0.5h，随后以≤100℃/h升温速率继续加热，至860℃，保温1.5h后用淬火液进行淬火；回火方案选择为，以≤60℃/h升温速率加热至580℃，保温5小时空冷，最终完成柴油车用42CrMo曲轴锻坯的交互式组合热处理工艺。
有益效果
与现有技术相比本发明具有以下优点。
本发明工艺强调了在常规的调质热处理之前，要增加一次正火热处理；在实施正火处理、调质处理时，给出了具体的加热速率、保温时间等，工艺线路明确、具体(正火、淬火时分别增加了保温时间段、回火时保温时间延长到5小时)；从而使得采用了正火+调质处理方式，所最终获得该曲轴组织与性能，不仅仅达到国家相关评价标准，而最重要的是满足了该型柴油车曲轴最终产品的综合机械性能、车辆行驶要求与曲轴寿命要求。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详述。
图1为本发明的柴油车用42CrMo曲轴锻坯的交互式组合热处理工艺的正火处理工艺线路；
图2为本发明的柴油车用42CrMo曲轴锻坯的交互式组合热处理工艺的调质处理工艺线路。
具体实施方式
一种柴油车用42CrMo曲轴锻坯的交互式组合热处理工艺，如图1、图2所示，该工艺包括以下步骤：
（1）在车用42CrMo曲轴锻坯的常规调质处理前，增加一次正火热处理工艺，作为预热处理，其正火热处理工艺选择为880℃×1h空冷,且当升温至550℃时要保温0.5h；
（2）将正火热处理后的曲轴，再进行最终调质处理，调质处理包括淬火、高温回火，其淬火方案为，开始以≤60℃/h升温速率加热，至600℃左右保温0.5h，随后以≤100℃/h升温速率继续加热，至860℃，保温1.5h后用淬火液进行淬火；回火方案选择为，以≤60℃/h升温速率加热至580℃，保温5小时空冷，最终完成柴油车用42CrMo曲轴锻坯的交互式组合热处理工艺。
本发明所述的一种柴油车用42CrMo曲轴锻坯的交互式组合热处理工艺，在一般的车用42CrMo曲轴常采用的调质处理前，增加一次正火处理，且综合考虑正火工艺线路与调质处理工艺线路的影响关系，即考虑正火温度、加热时间、保温时间等参数选择对后续调质处理的温度选择、保温时间、淬火方式等参数及最终组织性能的影响；同时，明确调质处理的淬火工艺线路、回火工艺线路，最终保证获得该曲轴最佳组织与性能，不仅仅达到国家相关评价标准，而最重要的是满足了该型柴油车曲轴最终产品的综合机械性能、车辆行驶要求与曲轴寿命要求。

Claims (1)

1.一种柴油车用42CrMo曲轴锻坯的交互式组合热处理工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：
（1）在车用42CrMo曲轴锻坯的常规调质处理前，增加一次正火热处理工艺，作为预热处理，其正火热处理工艺选择为880℃×1h空冷,且当升温至550℃时要保温0.5h；
（2）将正火热处理后的曲轴，再进行最终调质处理，调质处理包括淬火、高温回火，其淬火方案为，开始以≤60℃/h升温速率加热，至600℃左右保温0.5h，随后以≤100℃/h升温速率继续加热，至860℃，保温1.5h后用淬火液进行淬火；回火方案选择为，以≤60℃/h升温速率加热至580℃，保温5小时空冷，最终完成柴油车用42CrMo曲轴锻坯的交互式组合热处理工艺。
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