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齿轮花键轴磨削裂纹缺陷通过中频淬火设备的淬火处理方法

发布日期:2020-07-20 11:12:11 作者:admin 点击:78

齿轮花键轴是汽车传动机构的重要零件,其材料为18CrMnTi钢。采用中频淬火设备淬火热处理,淬火深度为1.1-1.6mm,硬度为58~64HRC。生产中发现,工件淬火后,磨削花键部位时产生裂纹,严重者造成工件失效报废。失效齿轮花键轴裂纹宏观检验发现,裂纹位于花键侧面沿高度延伸,在键长方向呈平行状分布。断口观察发现,裂纹沿残留奥氏体晶界体晶界延伸扩展。

分析认为,工件磨削时,主要呈负前角切削,花键侧面受到很大的拉应力,同时产生很高的磨削热,而18CrMnTi钢花键轴经过中频淬火后,区域Ms为130 -150℃,磨削热促使工件表面发生马氏体转变。淬火后,工件组织呈粗大孪晶马氏体,易出现显微裂纹,这种裂纹往往成为磨削裂纹的裂纹源。这样,一方面工件存在淬火粗大马氏体及显微裂纹,另一方面工件磨削后产生很大拉应同时磨削热诱发马氏体转变,使工件组织脆化并且应力加大,因而造成磨削中显微裂纹扩展形成磨削裂纹。渗碳层组织中碳化物导热性很差,其导热系数约为留奥氏体的一半,并且韧性低,这也是工件脆化和裂纹扩展迅速的促进因素。齿轮花键轴淬火后,2%坡度试样的硬度曲线中显示,工件内表面0.05-0.14mm区域出现“软带区”,这是由于表面残留奥氏体较多造成的;而且,工件表面残留奥氏体多将促使工件磨削表面温度升高。综上分析可知,要减少和预防工件磨裂缺陷,应减少残留奥氏体,细化工件马氏体和碳化物组织。为此,进行了不同淬火处理工艺处理及工件磨削工艺试验。

试验表明,残留奥氏体为3-5级时,磨削裂纹很易产生;而残留奥氏体为1-2级时,磨削进给量较大(0.08 -0.10mm) 也未出现磨裂。试验采用370℃淬火,马氏体分解,残留奥氏体转变为贝氏体。二次中频淬火设备淬火后,工件心部组织精细,渗层组织呈均匀细小的碳化物和微细马氏体及很少的残留奥氏体。工件组织细化优良,性能良好(硬度为61.SHRC),未出现磨削裂纹,该工艺处理效果优良。试验工艺方案也可使工件组织细化,防止工件产生磨削裂纹。这两个试验工艺(方案)处理后的工件组织虽稍粗大些,但仍可达到磨削中防止出现磨削裂纹的效果。在生产中,根据产品、设备和工艺经济性等因素综合考虑,这两个工艺方案也是可行的。

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