CN103014726A - 万向节十字轴热处理方法 - Google Patents
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Abstract
万向节十字轴热处理方法，它包括渗碳过程和淬火过程，渗碳过程分为六个过程：第Ⅰ、第Ⅱ过程温度为850±10℃，第Ⅲ、第Ⅳ、第Ⅴ过程温度为920±10℃,第Ⅵ过程温度为840到850℃,淬火过程为：加热到150℃到180℃，保持时间为90到120分钟,然后在空气中冷却。渗碳过程中，强渗期炉压为200Pa，150min，扩散期炉压为50Pa，200min，淬火入油时实际油温60℃，能够获得平缓的碳浓度梯度以及较佳的表面含碳量和金相组织。且改进的热处理工艺采用预冷直接淬火，减少了工序，节约能源，缩短了生产周期，取得了良好的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车零件制造方法，特别是一种万向节十字轴热处理方法。
背景技术
汽车万向节十字轴是汽车传动轴上的一个关键零件，它担负着传递扭矩和变换传动角度的作用，因此，它综合受力情况比较复杂。它的作用要求十字轴四个爪的圆柱面具有足够的硬度，且四个爪的硬度要比较均匀，这样能使四个爪的圆柱面均匀磨损，与万向节的配合间隙基本一致，消除传动过程中因磨损不一致带来的传动噪声，以及克服传动过程中因不平衡造成的传动失衡现象。下面我们从热处理工艺角度寻找解决四个爪的圆柱面存在的软点与软带现象的方法。
万向节十字轴所用材料为本质细晶粒钢种20CrMnTi钢，技术要求为最终磨削前的渗碳层深度0.90~1.20mm，表面硬度HRC58~63，心部硬度HRC35~48.
表1 原渗碳工艺参数
| Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ | |
| 煤油滴量(滴/min) | 40 | 140~160 | 140~160 |
| 甲醇滴量(滴/min) | 100 | 80 | 80 |
| 时间(h) | 1 | 5~7 |
从原工艺渗碳缓冷后的金相组织看，表层过共析区中存在大量的带状和网状碳化物，这表明表层的含碳量已高于1.1%，这些带状和网状碳化物在随后的重新加热处理后很可能保留下来。
原淬火工艺过程是:先在840±10℃左右的温度下加热20到25分钟，然后油冷40到80分钟，再加热到150℃到180℃，保持时间为90到120分钟,然后在空气中冷却。
我们在观察淬火后存在软点处的金相组织也发现了块状和断续网状碳化物，这些在淬火加热时未溶解的碳化物(块状和断续网状)，造成奥氏体的碳浓度不均匀分布。淬火冷却后未溶碳化物的周围就形成低碳区，硬度偏低，造成软点和软带。因此，渗层表面碳浓度过高，就容易形成碳化物(带状或断续网状)，在冷却能力不强的介质(如油)中淬火就会造成软点。
从原工艺看，采用的是固定碳势法渗碳，在整个渗碳过程中，炉内碳势基本保持不变，渗层表面的碳浓度高，碳浓度梯度较陡，这是导致零件表面碳浓度过高的主要因素。
从十字轴使用的原材料看，20CrMnTi钢中的Cr、Ti都是强碳化物形成元素，都会使表面碳浓度增高；此钢的基体碳浓度在渗碳钢中也是较高的，导致表面与内部的碳浓度梯度减小，碳扩散困难，从而使表面碳浓度增高。
通过以上分析可以看出，零件渗碳层碳浓度过高是影响淬火质量的主要因素。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种万向节十字轴热处理方法,它通过控制渗碳和淬火的过程参数,提高了万向节十字轴的性能。
本发明的技术方案是：万向节十字轴热处理方法,它包括渗碳过程和淬火过程。
所述的渗碳过程分为六个过程：第Ⅰ、第Ⅱ过程温度为850±10℃，第Ⅲ、第Ⅳ、第Ⅴ过程温度为920±10℃, 第Ⅵ过程温度为840到850℃,每个过程的煤油和甲醇滴量如表2所示。
表2 渗碳过程参数
所述的淬火过程为：加热到150℃到180℃，保持时间为90到120分钟,然后在空气中冷却。
本发明与现有技术相比具有如下特点：本文所述改进后的热处理工艺能有效消除十字轴的软点及软带现象，100%保证产品达到热处理的技术要求。改进后的工艺采用较合理的分段滴注渗碳，并根据吸碳表面各确定渗剂滴量，因此，能够获得平缓的碳浓度梯度以及较佳的表面含碳量和金相组织。且改进的热处理工艺采用预冷直接淬火，减少了工序，节约能源，缩短了生产周期，取得了良好的经济效益。
以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。
附图说明
附图1为万向节十字轴结构示意图；
附图2为原渗碳过程图；
附图3为改进后的渗碳过程图。
具体实施方式
如附图所示：万向节十字轴包括圆环体1、四爪圆柱面2、端面2-1，四个四爪圆柱面2均匀分布，连接在圆环体1外侧，四个四爪圆柱面2的外顶端有端面2-1。
实施例一、渗碳件表面碳浓度控制在C0.8~1.05%(最好是C0.85~0.95%)之间是较理想的。
依据零件的吸碳表面积确定渗剂滴量是一种比较科学的方法，经计算确定强渗期煤油滴量为120滴min，扩散期煤油滴量为40滴min渗碳后的热处理，目前行业内大多数厂家都采用预冷直接淬火的方法，既可简化工序、缩短周期，又节约能源，因此是较好的工艺方法。十字轴采用是本质细晶粒钢，适合用此方法，
其渗碳过程如附图3 所示，分为六个过程，第Ⅰ、第Ⅱ过程温度为850±10℃，第Ⅲ、第Ⅳ、第Ⅴ过程温度为920±10℃, 第Ⅵ过程温度为840到850℃,每个过程的煤油和甲醇滴量如表2所示。
表2 渗碳过程参数
其淬火过程如下：加热到150℃到180℃，保持时间为90到120分钟,然后在空气中冷却。
试验渗碳过程中，强渗期炉压为200Pa，150min，扩散期炉压为50Pa，200min，淬火入油时实际油温60℃，渗碳淬火后的结果如下：
从各位置抽样检查的表面硬度情况看，在此条件下，零件表面硬度仍很均匀，无软点、软带等现象，在最终磨削加工后表面硬度仍为HRC60~62。
表面金相组织，碳化物为1级(少量粒状碳化物)，马氏体为1级，另外还有少量残余奥氏体存在，渗碳层深度为1.0mm。
这种组织中，由于不存在大块状的碳化物和断续网状碳化物，因此提高了零件表面碳浓度的均匀性。细小碳化物微粒的存在有利于应力状态的改善，并可增加裂纹扩展的阻力，减缓了裂纹的发展，可提高产品的寿命。适量的残余奥氏体存在，增加了裂纹扩展的阻力，有利于疲劳寿命的提高。
磨削后的最终表面含碳量为0.94%左右，在这个含碳量下，零件的弯曲疲劳强度为最高值，扭转强度也为最大值，很适合于十字轴的工作环境。
由于采用分段控制法渗碳，使表层的碳浓度梯度较平缓，从而使硬度梯度较原工艺的硬度梯度平缓，这种平缓的硬度能改善过渡区的应力状态，提高了零件的接触疲劳强度。
Claims (2)
1.万向节十字轴热处理方法, 其特征是：它包括渗碳过程和淬火过程，
渗碳过程分为六个过程：第Ⅰ、第Ⅱ过程温度为850±10℃，第Ⅲ、第Ⅳ、第Ⅴ过程温度为920±10℃, 第Ⅵ过程温度为840到850℃,每个过程的煤油和甲醇滴量如表2所示：
渗碳过程参数
淬火过程为：加热到150℃到180℃，保持时间为90到120分钟,然后在空气中冷却。
2.根据权利要求1所述的万向节十字轴热处理方法, 其特征是：渗碳过程中，强渗期炉压为200Pa，150min，扩散期炉压为50Pa，200min，淬火入油时实际油温60℃。
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|---|---|---|---|---|
| CN103042358A (zh) * | 2012-09-11 | 2013-04-17 | 昌利锻造有限公司 | 一种汽车用万向节的制造方法 |
| CN103589987A (zh) * | 2013-12-06 | 2014-02-19 | 龙工（上海）精工液压有限公司 | 一种柱塞泵用传动轴的热处理工艺 |
| CN104847779A (zh) * | 2015-04-29 | 2015-08-19 | 广州市锐美汽车零部件有限公司 | 一种电机转轴及其加工方法 |
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2012
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