CN107470852B - 一种非调质半轴及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种非调质半轴及其制造方法，包括下料→感应加热→预锻→终锻→切边→校直→控制冷却→感应正火→机加工→表面感应淬火和回火。采用φ25～60的38MnVS棒料，通过锻造工序对工件的法兰盘及花键部位进行锻造；然后将工件分散放置于空气中，以1.8℃/s左右的冷却速度冷却至室温，然后对工件花键部位进行感应正火处理，机加工后采用表面感应淬火的方式对工件整体进行处理，控制有效硬化层深在0.25～0.55r；最后在4h内进行200℃回火2h，得到所述非调质半轴。所述非调质半轴具有较好的组织均匀性和较高的力学性能。

Description

一种非调质半轴及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种锻件及其制造方法，具体是一种非调质半轴及其制造方法。
背景技术
近年来，汽车工业朝着轻量化、高性能、低排放和低成本的方向发展。作为传递力矩的半轴是汽车重要的安全部件，要求具有较高的强韧性、耐疲劳性能。目前，汽车半轴大多采用调质钢制造，其繁琐的调质、校直等工序，生产成本高、能量消耗大，加剧了环境污染，且存在淬火变形、开裂等质量问题，与汽车工业发展中的节能减排不相符。非调质钢以其节能、减排、低成本、性能优越而日趋广泛用于汽车锻件。而非调质钢常存在韧性不足的问题，制约了其推广应用，采用适当的控锻控冷以及热处理工艺，便能够实现强韧性的最佳匹配。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种半轴，采用非调质钢制造，可以简化工艺，提高半轴的力学性能，并实现良好的经济效益和社会效益。
所述非调质半轴的制造方法，包括：下料、感应加热、预锻、终锻、切边、校直、控制冷却、感应正火、机加工、表面感应淬火和回火。
所用材料为φ25～60的38MnVS棒料。通过预锻和终锻工序对工件的法兰盘和花键部位进行局部锻造；预锻温度为950～1250℃，终锻温度为850～1100℃；工件切边后的温度约为820～1000℃，工件校直后的温度约为780～960℃。所述校直工序后，将工件分散放置于空气中，以1.8℃/s左右的冷却速度冷却至室温。对工件花键部位进行800~950℃感应正火处理，对上述工件感应正火后进行必要的机加工，并采用表面感应淬火的方式对工件整体进行处理，控制有效硬化层深在0.25～0.55r；完成所述感应淬火工序后，在4h内进行200℃回火2h，得到所述半轴。
所述感应加热温度设为950～1250℃，适宜的加热温度，微合金元素能够充分固溶于奥氏体，实现弥散析出强化。加热温度过高，会造成高温下奥氏体晶粒粗大，力学性能下降。
所述控制冷却工序将工件分散空冷，有利于提高提高组织均匀性，获得良好的力学性能。
所述感应正火处理，能够将热锻过程中花键部位粗大的组织细化，进一步提高工件的韧塑性以及疲劳强度。
所述表面感应淬火的强化方式，能够在表面快速形成较高的残余压应力，抵消掉部分扭转应力，控制有效硬化层深在0.25～0.55r，将薄弱的拉应力区移向低应力的中心方向，从而大幅度提高扭转疲劳强度。及时回火能够释放部分残余应力，降低脆性，提升工件的强韧性。
采用上述方法制造得到的非调质半轴，包括法兰盘、杆部、花键，为整体实心结构，锻后组织为珠光体+铁素体，硬度为229~277HB，杆部性能一致，热锻部位强度高于杆部，感应正火后组织有所细化，塑韧性得到提高；经感应淬火和回火后，表面硬化层组织为回火马氏体，硬度为50~63HRC，心部为珠光体和铁素体，表面感应淬火后工件的表面耐磨性、疲劳强度得到提高。
本发明提供了一种非调质半轴及其制造方法，采用38MnVS非调质钢材料，通过锻后控制冷却和感应正火处理，保证了半轴锻件具有较好的组织均匀性和较高的力学性能，省去了调质处理，简化了生产工序，避免了淬火变形、开裂的质量问题，对节约能源、降低成本、减少环境污染也有积极的意义。
具体实施方式
实施例1
一种非调质半轴的制造方法，包括：下料→感应加热→预锻→终锻→切边→校直→控制冷却→感应正火→机加工→表面感应淬火和回火。采用φ60的38MnVS棒料，首先经感应加热至1250℃；通过预锻和终锻工序对工件的法兰盘和花键部位进行局部锻造，终锻温度为1100℃；锻造完成后进行切边和校直，工件切边后温度约为1000℃，工件校直后温度约为960℃。校直后进入控制冷却工序，将工件分散放置于空气中，以1.8℃/s左右的冷却速度冷却至室温。对工件花键部位进行950℃感应正火，机加工后采用表面感应淬火的方式对工件整体进行处理，通过调整感应淬火的参数，控制有效硬化层深在0.55r；最后在4h内进行200℃回火2h，得到所述半轴。
实施例2
一种非调质半轴的制造方法，包括：下料→感应加热→预锻→终锻→切边→校直→控制冷却→机加工→表面感应淬火和回火。采用φ25的38MnVS棒料，首先经感应加热至950℃；通过预锻和终锻工序对工件的法兰盘和花键部位进行局部锻造，预锻温度950℃，终锻温度为850℃；锻造完成后进行切边和校直，工件切边后温度约为820℃，工件校直后温度约为780℃。校直后进入控制冷却工序，将工件分散放置于空气中，以1.8℃/s左右的冷却速度冷却至室温。对工件花键部位进行800℃感应正火，机加工后采用表面感应淬火的方式对工件整体进行处理，通过调整感应淬火的参数，控制有效硬化层深在0.25r；最后在4h内进行200℃回火2h，得到所述半轴。
上述实施例1和实施例2制造得到的非调质半轴，包括法兰盘、杆部、花键，为整体实心结构，由38MnVS棒料局部加热锻造而成，锻后组织为珠光体+铁素体，硬度为229~277HB，杆部性能一致，热锻部位强度高于杆部，感应正火后组织有所细化，塑韧性得到提高；经感应淬火和回火后，表面形成0.25～0.55r硬化层，组织为回火马氏体，硬度为50~63HRC，心部为珠光体和铁素体，表面感应淬火后工件的表面耐磨性、疲劳强度得到提高。

Claims (4)

1.一种非调质半轴的制造方法，其特征在于，包括下料、感应加热、预锻、终锻、切边、校直、控制冷却、感应正火、机加工、表面感应淬火和回火；所述加工材料为φ25～60的38MnVS棒料；
所述感应加热温度为950～1250℃，预锻温度为950～1250℃，终锻温度为850～1100℃；
所述控制冷却工序，将工件分散放置于空气中，以1.8℃/s左右的冷却速度冷却至室温；
所述感应正火处理温度为800~950℃，感应正火处理位置为工件的花键部位；
对上述工件感应正火后进行必要的机加工，并采用表面感应淬火的方式对工件整体进行处理，控制有效硬化层深在0.25～0.55r；完成所述感应淬火工序后，在4h内进行200℃回火2h，得到所述半轴。
2.根据权利要求1所述的一种非调质半轴的制造方法，其特征在于：在所述的切边工序中，工件切边后的温度为820℃～1000℃。
3.根据权利要求1所述的一种非调质半轴的制造方法，其特征在于：在所述的校直工序中，工件校直后的温度为780℃～960℃。
4.一种根据权利要求1-3任一项所述的非调质半轴的制造方法制造得到的半轴，其特征在于，所述半轴包括法兰盘、杆部、花键，为整体实心结构，法兰盘及花键部位经加热锻造而成，锻后组织为珠光体和铁素体，硬度为229~277HB，杆部性能一致，热锻部位强度高于杆部；经感应淬火和回火后，表面硬化层组织为回火马氏体，硬度为50~63HRC，心部为珠光体和铁素体。
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