影響40Cr工程機械車輪邊支承軸毛坯鍛造余熱淬火工藝因素

       工程機械車輪邊支承軸主要用在工程機械車輛 (如裝載機、挖掘機、壓路機、平鋪機等）鉗盤制動驅(qū)動橋上，用于連接驅(qū)動橋橋殼和內(nèi)齒圈，在車輛行駛時不僅要承受車輛自重及工作時受沖擊力和反沖擊力的作用，同時由于惡劣的工作環(huán)境，還要承受多種復雜的交變應力作用，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， 其綜合力學性能要求較高，是工程機械車輛上一個重要的安保零件。

       我們鍛造廠是工程機械輪邊支承軸鍛件專業(yè)生產(chǎn)廠家，年生產(chǎn)量達10萬余件，成功開發(fā)各類工程機械車輛支承軸200余種。該類產(chǎn)品生產(chǎn)量大、品種多，同時產(chǎn)品力學性能要求較高因此, 尋求一種既能提高產(chǎn)品力學性能，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工程機械車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。

(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、較高的強度，綜合力學性能較好，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成分的含量及金屬內(nèi)部材料缺陷都將對后續(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），在淬火時極易產(chǎn)生裂紋，因此要加強原材料的質(zhì)量控制。

(2)鍛造毛坯結構設計支承軸毛坯設計是一種變截面多臺階零件，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)是在壓力機下，通過模具在三向壓應力作用下熱擠壓成形。由于毛坯截面變化較大，各截面過渡處必須圓角過渡，減少鍛造擠壓過程中的應力集中，以免在鍛造后淬火中產(chǎn)生裂紋， 造成不必要的損失，因此合理設計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)過壓型—淺沖孔—反擠三道熱擠工序中b、c類型的支承軸各圓柱截面變化較小，終鍛后各截面溫差小 ，可直接進行余熱淬火 ；而這類型帶有大法蘭盤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 ， 若直接進行余熱淬火 ，淬火后產(chǎn)品各部位硬度不均勻 ，達不到產(chǎn)品技術要求。為此我們設計了一個均溫爐。該類型的毛坯在終鍛后 ，運用傳送裝置將毛坯送入爐子 ，停留一定時間后出爐，保證產(chǎn)品溫度均勻，并在爐門口放置一高溫測溫儀，保證毛坯合理的淬火溫度 ，從而達到較為理想的效果 。

(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其臨界冷卻速度 進行冷卻 ，以獲得馬氏體組織。

        我們對上述鍛件余熱淬火質(zhì)量的影響因素進行了嚴格控制。毛坯在反擠結束后分別采用在950℃±10℃、900oC±10℃、850±10℃附近淬火，淬火結束后采用不同的溫度進行回火。支承軸毛坯在 900~C±10℃余 熱淬火 ，并在 595℃ 、605℃、615℃回火 ，其力學性 能已完全滿足產(chǎn)品技術要求 ，考慮到生產(chǎn)成本的經(jīng)濟性 ，其采用 900℃±l0℃余熱淬火 、595~C回火最合適 。同時每一組產(chǎn)品回火后，我們采用布氏硬度計對其進行硬度檢測 ，每個產(chǎn)品在不同位置同一截面圓周上選取兩點進行檢測 ，經(jīng)驗證，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)部金相組織沒有明顯不同 ，都是淬火馬氏體組織 ，支承軸毛坯通過中頻加熱后 ，要經(jīng)過壓型 、淺沖、反擠等一系列動態(tài)再結晶高溫形變過程。高溫形變時會發(fā)生奧氏體晶粒的變形、破碎 ，同時伴隨著奧氏體晶粒的回復再結晶， 使得晶粒發(fā)生長大。毛坯在擠壓后、余熱淬火前的高溫停留過程中還會繼續(xù)發(fā)生再結晶，這期間奧氏體將更多的保留形變帶來的缺陷和細小晶粒 ，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的馬氏體。若停留時間越長，奧氏體晶粒中缺陷回復的越多，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度 、硬度高，其各方面力學性能都較傳統(tǒng)調(diào)質(zhì)工藝好。工程機械支承軸鍛造余熱淬火，經(jīng)實際生產(chǎn)驗證切實可行，設備簡單，投資少，在提高產(chǎn)品力學性能的前提下，簡化了調(diào)質(zhì)工藝，減少了一次加熱和零件的往返運輸，節(jié)約了大量人力、物力及能源。40Cr工程機械支承軸鍛造余熱淬火質(zhì)量影響因素較多，在生產(chǎn)中需加強各方面控制，在淬火時不低于9001±lOt的溫度淬火、595T±lOt回火。