感应热处理 一、感应加热原理 1.1、感应加热物理根底：将金属导体放在通有交变电流的线圈中，依据电磁感应原理，在 交变磁场的效果下，会在导体中发生与线圈中电流的方向相反、巨细持平、频率相同的感应 电流(涡流），运用在该导体中发生的感应电流使其加热的办法称之为 “感应加热” 。 1.2、感应加热的物理现象：以下 4 种 1.2.1、集肤效应：也称趋肤效应或外表效应，当直流电经过一导体时，导体截面上各点的电 流密度是均匀的。当交流电经过导体时，导体外表处的电流密度较大，导体内部的电流密度 较小。当高频率电流经过导体时，导体截面上的电流密度差愈加增大，电流首要会集在导体 外表，这种现象称为集肤效应 1.2.2、邻近现象：两邻近导体，如两汇流排或感应器的有用加热导线与被感应加热的零件， 在有交变电流经过的状况下，因为电流磁场的相互效果，导体上的电流将从头散布，这种现 象称之为邻近效应。同向电流首要会集在两相邻导体的外侧；反向电流首要会集在两相邻导 体的内侧。两导体离的越近，效果越显着。 1.2.3、圆环效应：圆环形的导体通入交变电流时，最大电流密度散布在环状导体的内侧，这 种现象叫做圆环效应。圆环效应使感应器的电流密布到圆环感应的内侧，关于加热零件的外 外表有利。但对加热零件内孔时，该效应使感应器中的电流远离加热零件的内外表，对内孔 加热十分晦气。 1.2.4、导磁体的槽口效应：一根矩形截面的导体，装上由硅钢片叠成的导磁体体的槽口中， 当导体通有交变电流时，电流会集在导磁体开口的导体外表，这一现象称之为导磁体的槽口 效应。导磁体的槽口越深，电流的频率越高，则导磁体的槽口效应越剧烈。运用该效应可以 战胜导体的圆环效应将电流驱赶到圆环导体的外外表，在加热内孔和平面类零件时，强化了 邻近效应，以进步感应器的加热功率。 1.3、电流透入深度：因为集肤效应的效果，导体或零件中的电流散布是不均匀的。工程上 规则，从外表电流最大值处（I0）测到 1/e I0 处的深度为电流的透入深度。钢在居里点（770℃ ） 以下的电流透入深度称为冷透入深度，在居里点以上的电流透入深度称为热透入深度。 1.4、加热办法：以下 2 种 1.4.1、透入式加热：零件在加热时，电流的热透入深度大于淬硬层深度，淬硬层得到的热能 悉数由涡流发生，整个层中的温度基本上是均匀的。该办法适用于设备的频率和功率较高， 而淬硬层深度要求较浅的零件。 1.4.2、传导式加热：零件加热在时，电流的热透入深度小于淬硬层深度，淬硬层得到的热能 只能在热透入深度内由涡流发生，超出这一层的金属，其温度的进步彻底依托表层的热量通 过热传导的办法完结。该办法适用于设备的功率较低，而淬硬层深度要求较深的零件； 二、感应加热运用 运用感应加热办法完结的热处理进程称为感应热处理。 依据不同的用处可以进行工件的部分或全体的感应淬火、退火、正火、回火及调质处理。 用处：在现代轿车制作技能中，感应加热还用于熔炼、钎焊、毛坯加热（透热）、热装 配、金属件粘结后的固化、涂料的枯燥等多种范畴。 2.1、铸造毛坯透热 首要用于各种轿车零件（如曲轴、连杆、钢板绷簧、冲焊桥壳、各种齿轮等零件）的锻 造毛坯的透热。 Word 材料 长处是加热功率高、温度操控精度高、毛坯的温度均匀性好、设备占地面积小、节能、 可改进作业环境。 2.2、铝镁合金半固态铸造 有色金属的半固态成型技能是将金属加热到固液混合状况，运用高压将熔融金属射入型 腔内，经过铸造或压力加工的办法成型的技能。在该工艺中广泛选用感应加热技能，其长处 是加热速度快、节能高效、零件成型后的成分和安排均匀性好、机械功用好，且工艺设备符 合环保要求。在轿车制作技能先进的公司用于铝合金及铝镁合金的零件成型。 2.3、热处理 为了进步轿车零件的疲惫功用及耐磨性感应淬火技能得到了广泛的运用，典型零件有曲 轴、半轴、凸轮轴、贯穿轴、变速叉、变速叉轴、导块、摇臂、摇臂轴、转向齿条、花键轴 叉、输出突缘、轴头、球头销、转向节等零件；轿车零件的部分感应退火可以改进渗碳零件 的机械功用，首要是下降零件的脆性、进步耐性，在主动齿轮——减速器的螺纹退火中运用 较多，替代了传统的铅炉加热，改进作业环境，契合环保要求。 2.4、铸造熔炼 首要用于钢铁材料及有色金属（铝合金、黄铜等合金压铸件）的熔炼、保温。 长处是加热速度快出产率高、温度均匀性好、设备出资少、液态金属的成分均匀性好, 可以进步铸件的质量。 2.5、轿车零件粘接后感应加热固化 在运用热硬性粘接剂将轿车零件（金属与金属、金属与橡胶、金属与玻璃等）粘接后需 要经过加热使粘接剂固化。 长处：没有焊点，不损坏防锈层，粘接剂在起到密封的一起还可以减小振荡。选用感应 加热技能可完结部分加热，具有节能、高效、零件的变形小、质量安稳的特色。 用于：在轿车制作技能先进的公司得到广泛的运用，一汽——群众现出产的车型中捷达、 保来、凯迪已有 20 套该设备在用，首要用于车门、行李箱盖及发动机盖的粘接后的固化处 理，并与主动出产线相连。以上设备悉数是引进技能，现在国内没有展开该项技能的研讨。 2.6、焊管 2.7、感应加热钎焊 首要用于各种轿车零件的钎焊（如钢铁材料与钢铁较少材料、钢铁材料与铜材、铜材与 铜材）的钎焊。 长处是加热速度快、温度均匀性好、可完结部分加热零件的热影响区小、易于完结主动 化与出产线、铝缸体铸铁缸套感应预热 运用感应加热办法对铸铁缸套进行预热，可以确保预热温度的均匀性和安稳性，可以提 高发动机铝缸体铸铁缸套与铝缸体之间镶铸造质量，并到达了节能高效的意图。 2.9、双频感应淬火技能 2.10、齿条触摸式感应淬火技能 三、感应淬火工艺在轿车制作中的运用 感应热处理优越性： 节能——内部感应电流直接加热，能量转化进程损耗少 环保——下降水资源污染，下降空气污染，出产环境清洁 进步功用——细化晶粒，进步强度 高效——加热速度快，易完结主动化 3.1、感应热处理是节能的热处理办法 Word 材料 工序称号 每吨零件耗能/（KW·h/t) 最高 最低 均匀 调质 1147 516 844 正火 535 329 442 退火 901 420 580 气体渗碳 1958 755 1324 箱式炉低于 900C 淬火 693 242 448 盐浴炉低于 900C 淬火 1760 712 1250 井式炉低于 900C 淬火 1227 426 748 环保气氛炉低于 900C 996 544 726 淬火 盐炉出产线 中低温回火 198 115 166 中频感应淬火 379 124 268 高频感应淬火 339 267 327 3.4、感应热处理可以进步零件的强度与寿数 感应热处理加热速度快，能获得细化或超细化的奥氏体晶粒。许多研讨材料标明，在铁 素体向奥氏体改变时，进步加热速度使成核率进步，从而使奥氏体的开始晶粒尺度显着减小， 因而其奥氏体晶粒更为细微。淬火后得到详尽的马氏体安排，再经回火后得到高度弥散的回 火安排，因为晶界的强化效果，使零件的强度和耐性得到得到显着进步。 感应加热外表淬火零件，因为淬硬层中马氏体比容增大，能构成适当大的剩余压应力， 其最大值可达 539～784MPa。实践证明零件的疲惫强度与其外表压应力值有显着的对应关 系，一般状况下，压应力大，疲惫强度和疲惫寿数进步。以轿车半轴为例，调质处理的半轴 外表剩余压应力为 245～343MPa，中频感应淬火处理的半轴外表剩余压应力为 343～ 539MPa，在扭矩 7811KN.m 效果下，前者的疲惫改变寿数为 19～42.万次，后者的疲惫寿数 为 112～300 万次，进步 6～7 倍。前者疲惫强度为 162.68MPa 后者疲惫强度为 311.64MPa 3.5、感应淬火零件应力散布状况对功用的影响原理 1、 感应淬火工艺可以使零件外表获得较高的剩余压应力； 2、 外表强化不只直接进步了表层的强度与表层的疲惫极限，其表层压应力的存在，也下降 了交变载荷下表层的拉应力，使疲惫裂纹不易发生和扩展； 3、 改变疲惫强度要求较高的零件，其硬化层深度规划与零件的直径尺度有关，一般状况下， 硬化层深度为零件直径的 15～18%比较适宜； 4、 当猜测零件疲惫寿数时，改变强度、有用硬化层深度、硬化区总深度（有用硬化层深度 +过渡区）和心部硬度几方面应一起考虑。其间，有用硬化层深度对静态改变功用有影响较 大，总硬化层深度对疲惫功用影响较大。 一般状况下、当有用硬化层深度为轴径的 15%左右，总硬化深度为轴径的 25%左右时， 可以获得比较高的疲惫寿数。 四、轿车感应淬火零件热处理工艺 4.1、感应淬火工艺 4.1.1、感应淬火工艺办法：详细分类见下表 Word 材料 1.一起加热法：是将工件所要求进行加热的部分放在感应器（线圈）中或其挨近的方位，保 持感应器和工件的相对方位不变，在感应器中接通交变电流，使工件加热，待加热到所需求 的温度堵截电源，依据不同的热处理品种，挑选相应的冷却办法及介质，对加热部分进行冷 却，使该部位到达热处理的意图。长处：在加热和冷却进程中，可以依据零件和感应器的形 状及工艺要求，承认工件是否旋转。一起加热法操作简略，操控简略，具有高效、节能 2.接连加热法：是先将工件所需进行热处理部分的部分放在感应器中或其挨近方位，在感应 器中通有交变电流，使工件加热。待该部分加热到所需温度时，让感应器和工件以适宜的速 度相对运动，一起经过喷水器将冷却介质喷发到已加热到所需温度的部分，直到工件的热处 理区域悉数完结加热和冷却进程后，断开电源和中止喷发介质，加热和冷却进程是逐渐完结 的，使工件到达部分热处理的意图。同样在加热和冷却进程中，可以依据零件和感应器的形 状及工艺要求，承认工件是否旋转。接连加热的长处是可以运用较小容量的设备处理较大的 工件。 表 4-1 感应加热淬火办法分类 全体加热淬火 按机床动作分类 接连加热淬火 分段式加热淬火 平面加热淬火 按淬火部位的形状分 圆柱面加热淬火 类 内孔加热淬火 其他杂乱形状加热淬火 喷发淬火 按冷却办法分类 浸液淬火 高压气冷 天然冷却 4.1.2、感应淬火工艺条件构成 序号 工艺条件 1 零件定位办法 2 零件旋转速度 3 零件移动速度 4 感应器结构尺度 5 电源频率 6 输出电压 7 输出电流 8 电源功率（比功率） 9 加热时刻 10 空隙时刻 11 冷却时刻 12 淬火介质温度 13 淬火介质浓度 14 淬火冷却压力（喷淋密度） 补白 Word 材料 4.1.3、感应电流频率的挑选 表 4-3 各种频率电流热透入深度 频段 频率（KHz） 电流透入深度（mm） 1 15.6 2.5 9.8 中频 4 7.9 8 5.6 超音频 30～40 2.5～2.9 100～200 1.1～1.6 高频 200～300 300～500 0.9～1.1 0.7～0.9 500～800 0.55～0.7 表 4-4 频率与有用硬化层之间的联系 4.1.4、轿车零件感应器结构规划 感应器是为完结金属导体（零件）的感应加热，通有交变电流的金属线圈（施感导体）。 组成：感应器一般由有用圈、汇流部分和供水设备三部分组成。有用圈是使工件在被加 热部位发生感应电流的部分；汇流部分是为使有用圈与淬火变压器有机结合在一起的过 度部分；供水设备是用于冷却有用圈和工件的供水水路，分为冷却水和淬火水两部分。 按工件被加热部位的形状分类，一般分为圆柱外外表淬火感应器、平板淬火感应器、内 孔淬火感应器及特别形状淬火感应器。 4.3、感应淬火零件的预处理工艺 因为感应加热的功率高、温升速度快、加热时刻短，过于粗大原始安排晦气于奥氏体均 匀化改变，原始安排越细，所构成的奥氏体晶粒越细微，加热温度相对较低，也可以获得较 高的淬火硬度。因而，轿车感应淬火零件一般选用正火或调质两种预处理工艺对原始安排进 行细化。与正火工艺比较，调质工艺所获得的安排晶粒较细、原始安排弥散；钢的屈从强度、 Word 材料 塑性和耐性显着进步，归纳机械功用优秀；加热时奥氏体均匀化时刻短、淬火温度较低、淬 火变形与裂纹倾向性较低。 4.4、感应淬火零件的回火工艺 许多状况下，感应淬火零件需求进行回火处理，回火可以下降零件的脆性，进步耐性， 削减内应力，防止开裂，防止变形，进步尺度安稳性，是确保零件归纳机械功用的重要热处 理工序。 表 4-1 回火办法与特色 回火办法 用处 150～180°C 首要用于耐磨类零件 （一般 1.5h） 炉中回火 180～200°C 首要用于作业负荷较大，强度要求较 （一般 1.5～3h）高的零件。如传动轴、半轴、贯穿轴、 曲轴等。 200～250°C 负荷较大强度要求较高的大马力发 （一般 1.5～3h）动机曲轴。 自回火 运用零件本身余热到达回火的意图， 工艺安稳性差，要害件不选用。 感应回火 运用感应加热办法进行回火，该办法 选用较少，高强度大扭矩件一般不采 用。 4.5、淬火冷却介质 淬火冷却介质是用于工件淬火冷却所运用的介质。挑选适宜的淬火介质和冷却参数是保 证淬火质量，防止淬火缺点发生的重要环节。一般感应淬火选用喷发冷却的办法，有时也采 用流水冷却和浸沉冷却。现在常用的淬火介质有水、水溶性高分子组成淬火剂（聚乙烯醇合 成淬火剂、聚醚水溶液）、淬火油等。水是最廉价、最清洁，对环境没有污染的淬火介质。 用于中碳钢制作的形状简略的零件；水溶性高分子组成淬火剂用于中碳合金钢的淬火；淬火 油多用于浸沉淬火。 影响冷却才能的要素：喷发压力、介质浓度、介质温度、 五、感应淬火零件技能条件 零件外表感应淬火技能条件一般包含：外表硬度、有用硬化层深度、硬化区规模、预先热处 理等 5.1、外表硬度 硬度规模 适用规模 HRC56∽62 HRC58∽63 对耐磨性要求较高的零件。典型零件有变速叉轴、 突缘、球头销、凸轮轴、刹车凸轮、曲轴、钢板弹 簧销等。 HRC52∽58 对耐磨性要求一般，用于传递扭矩并接受冲击载荷， 要求具有较高的强度和耐性的零件。典型零件有半 轴、贯穿轴、行星轮架、转向节等。 HRC45∽58 用于球墨铸铁零件。 5.2、有用硬化层深度 Word 材料 从淬硬的工件外表量至规则硬度值处的垂直间隔。 对耐磨性要求一般，用于传递扭矩并接受冲击载荷，要求具有较高的强度和耐性的零件。 有用硬化层深度一般按零件直径的 10∽15%核算。可以依据零件的直径及所接受的扭矩和冲 击载荷分为以下几个规模： Ds=0.5-1.0mm 、Ds=2.0-4.0mm、Ds=3.0-5.0mm、Ds=5.0-7.0mm、Ds=7.0-9.0mm 等（花 键和齿轮 Ds 从齿根算起）。 5.3、硬化区规模 硬化区规模是依据零件的执役条件、几许形状及结构尺度所规则的需求进行强化的区 域。合理地规则硬化区规模和硬化层散布，使其过渡层不呈现在作业应力的会集部位，对提 高零件的强度和防止淬火变形及开裂十分重要。 留意：1）在轴端部，可以保存 2∽8mm 的不淬硬区，防止在轴端发生淬火裂纹； 2）花键类零件淬硬区花键全长大 10∽15mm，将不彻底花键部分包含在淬硬区内。 3）同一零件上的两个相邻的淬硬区应坚持足够大的间隔，防止在交代过渡 4）关于接受扭矩并带有法兰的区域发生裂纹； 5）淬硬区内有孔，孔应倒角；件（如半轴等）轴径与法兰的过度部分应规则有相 应的有用硬化层深度。 5.4、淬火质量查验 意图:进行质量点评承认零件感应淬火质量是否到达产品图纸规则的技能要求、查验感 应淬火工艺是否正确和安稳、质量问题剖析等。 5.4.1、外表硬度查验: 分为硬度计查验、标准锉刀查验 1）硬度计查验：硬度计查验多用洛氏硬度计（HRC 或 HRA）查验。但关于无法用洛氏硬度 计直接进行检测外表硬度的零件，须制成样品用在有关技能文件规则的方位进行查验。为了 便利现场查验有时也运用便携式里氏硬度计。硬度计查验可以得到较精确的外表硬度值，但 查验数量受到限制。 2）锉刀查验：因操作简略、易于带着、受工件形状的影响较小，多用于现场查验。虽然测 量不能得到精确的外表硬度值，但在大批量出产中对零件质量的整体操控是行之有用的方 法。 5.4.2、有用硬化层深度查验：硬度法、金相法 1） 硬度法：硬度法是将零件在感应淬火区内最具代表性的方位，垂直于硬化层外表取样， 经磨平、抛光制备成契合查验标准的样品，运用维氏硬度计（HV），从硬化层外表向心部测 量至规则的硬度值处的垂直间隔。在未明确规则极限硬度值的状况下，可以将所规则硬度范 围下限值的 0.8 倍作为极限硬度值进行丈量，现在该办法是世界通用的有用硬化层查验办法。 2）金相法：金相法是将零件在感应淬火区内最具代表性的方位，垂直于硬化层外表取样， 经磨平、抛光、腐蚀制备成契合查验标准的样品，用金相显微镜从硬化层外表向心部丈量至 50%马氏体处的垂直间隔。作为硬度法的一种弥补该办法仍在广泛运用。关于有用硬化层深 度要求不深，淬火过渡区较短的中碳钢和中碳低合金钢制零件，两办法的查验成果不同不大。 六、轿车零件感应淬火技能要求在零件图样上的表明办法 6.1、感应淬火技能要求在图样上的表明办法总则 6.1.1 零件图样上的感应淬火技能要求(以下简称技能要求)是指零件经感应淬火处理后成 品零件终究状况(以下简称终究状况)应到达的技能指标。 6.1.2 感应淬火技能要求可以用已标准化的符号、代号标示，也可以用文字说明，文字说明 一般写在图面左下角，与其他工艺的技能要求写在一起。特别状况答应写在图面上其他部位 的空白处。能在图形上标示的，尽量防止用文字说明。 Word 材料 6.1.3 技能要求标示有必要简明、精确、完好、合理。假如技能要求内容较多，且还有技能标 准或技能标准时，除标示首要内容外，可写明按相关标准或相关技能标准履行。 6.1.4 技能要求的指标值，如外表硬度值、有用硬化层深度值、心部硬度值等要求(参照 JB/T 8555 规则),一般选用规模表明法标出上、下限，如 52～58HRC；DS＝1～3。也可以用误差 表明法表明。误差表明法以技能要求的下限值为名义值、下误差的误差值为零，加上误差来 表明，如 52＋6 HRC，DS＝1＋2 。特别状况也可只标示下限值或上限值，如不小于 45HRC， DS≥3。 在同一产品的一切零件图样上，应选用一致的表达方式。 要求零件外表硬度或有用硬化层深度检测有必要在指定点（部位）时，如图 6.2、感应淬火零件硬化区域的表明办法: (参照 GB/T 131) 感应淬火硬化区域在图样上的表明 部分有硬化要求的部位在图样上用粗点划线～63 淬硬层深度:3～6 轴对称零件可用一条粗点划线 硬化与不硬化均可的部位用虚线表明不答应硬化 画在热处理部位外侧表明 或不要硬化的部位则不用标示 图 6-6 形状杂乱零件感应淬火技能要求的标示办法 Word 材料 零件感应淬火标示图 Y 部感应淬火技能要求标示图 Z 部感应淬火技能要求标示图 6.3、感应淬火硬度要求在图样上的表明 用洛氏硬度（GB／T 230）在图样上表明外表硬度。外表硬度的标示包含两部分，即要 求硬度值和相应的实验力，如：78HRA，55HRC。实验力的选取与所要求的最小有用硬化层 深度有关。表 1-1 是用洛氏硬度表明外表硬度时的联系表。 心部硬度在图样上的表明用布氏硬度（GB/T 231）表明零件心部硬度。代表符号 HBS， 如 170～230HBS。 表 6-1 以洛氏硬度 A 标尺或洛氏硬度 C 标尺表明时，最低表 面硬度、最小有用硬化层深度、外表硬度与实验力之间的联系 最小有 效硬化 层深度 mm 最低外表硬度 HRA （60Kg） 70~75 75~78 78~81 81 HRC （150Kg） 40~49 49~55 55~60 60 0.4 HRA 0.45 HRA HRA 0.5 HRA HRA HRA 0.6 HRA HRA HRA HRA 0.8 HRA HRA HRA HRA HRC 0.9 HRA HRA HRA HRA HRC HRC 1.0 HRA HRA HRA HRA HRC HRC HRC ≥1.2 HRA HRA HRA HRA HRC HRC HRC HRC 6.4、有用硬化层深度在图样上的表明 图样上感应淬火、回火零件有用硬化层深度代号按 GB 5617 规则，用‘DS’表明，单位为 mm（标示时，单位‘mm’可省掉），有用硬化层深度的界说和丈量办法按 GB 4340、A08 M —8.1 规则履行。 有用硬化层深度的标示包含三部分，即有用硬化层深度代号‘DS’，丈量有用硬化层深度 的边界硬度值和要求的有用硬化层深度值，如 DS＝450HV11.2～2.0 。有用硬化层深度边界 硬度值的选取与技能要求的硬度下限值有关，按 A08 M—8.1 规则履行。 在剖面图上，感应淬火有用硬化层区域可用粗点划线标出。 Word 材料 6.5、感应淬火技能条件图样标示示例 标示除硬度以外的其他力学功用要求时（如强度、冲击耐性等），应在零件图样上注明 详细技能指标和取样办法。 零件感应淬火的外观质量、金相安排等无法用量值表达的要求，一般均用文字说明。 图 6-8 部分感应淬火标示办法 误差表明法 部分感应淬火 规模表明法 部分感应淬火：外表硬度 56～62HRC， 有用硬化层深度 DS＝450HV1 1.2～2.0 七、轿车零件感应淬火材料、结构与技能要求的工艺性 7.1、感应淬火硬化区域规划公例 感应淬火可以完结零件的部分淬火，依据零件的执役条件，原则上淬火硬化区域可以 规划在零件需求的任何部位。但对感应淬火具有的共同特色，如边际效应（亦称楞角效应） 等，在零件硬化区域规划时有必要考虑到，不然可能给零件带来损伤。 Word 材料 7.1.1 挨近轴端和孔边的淬火硬化区规划 淬硬区外表有槽、孔、淬火硬化区挨近轴的端头时，为防止孔边、或楞边发生淬火裂 纹，端头应该有大于 1×45°的倒角，以削弱边际效应，一起答应在槽、孔邻近和轴的端头有 宽度为 A 的软带或未淬区，如图 6-1、图 6-2 及表 2-2 所示。 图 7-1 答应在槽、孔邻近和轴的端头 有宽度为 A 的软带或未淬区 图 7-2 感应淬火硬化区挨近端头 或孔边的规划示例 表 7-1 槽、孔邻近和轴的端头答应的软带或未淬区宽度 A 有用硬化层深度 DS mm A mm ≤3 2≤A≤8 ≥3 3≤A≤12 7.1.2 淬火硬化区域内有孔时的规划 孔、楞、沟、槽等结构的存在经常是发生淬火裂纹的本源，所以感应淬火区域内不希 望有这些结构。当因为零件的功用需求，这些结构有必要存在时，孔径越小越好，并且在孔的 端部应有大于 1×45°的倒角；楞越低越好，并加上大于 1×45°的倒角；沟槽越浅越好，并能 彻底容纳在硬化层之内。淬火硬化区域内有孔时的规划如图 6-3 所示。 销子淬硬区域内的孔 曲轴轴颈淬硬区内的油孔 图 7-3 淬火硬化区域内有孔 7.1.3 淬火硬化区域内有沟槽时的规划 淬火硬化区域内的轴颈外表需求有装置卡环的凹槽或有螺纹时，应使凹槽深度 h 小于 或等于有用硬化层深度 DS 的 1/2，以削弱尖角效应，一起凹槽对轴的强度的危害也能得到 恰当的补偿。 Word 材料 图 7-4 硬化区域内有沟槽时 图 7-5 当淬火硬化区域内有轴向键槽时 当淬火硬化区域内有轴向键槽时，槽的深度 h 应小于有用硬化层深度 DS，键槽在轴上 纵切面的形状应为月牙形，圆弧过渡到轴颈外表。 7.1.4 两段相互挨近的淬火硬化区域的规划 淬硬区不能一次接连淬火时,两段相邻硬化区接头处的软带或未淬区最小间隔 A 应契合下表 零件直径 mm A 30～45 ≥15mm 15～30 ≥10mm 7.1.5 淬火硬化层内侧存在小孔时的规划 在淬火硬化层内侧存在小孔时，其孔边和零件外外表间的间隔 d 与有用硬化层深度 DS 有关 有用硬化层深度 DS (mm) 0.5~1.0 1.0~2.5 2.0~4.0 3.0~5.0 4.0~7.0 孔 边 至 外 表 面 的 距 离 d 4.0 6.0 8.0 10 12 (mm) Word 材料 7.1.6 管状零件的淬火硬化区域规划 管状零件选用感应淬火时，其壁厚应大于 4mm。假如管子里边有内台阶存在，淬硬区 边际与内台阶的底边之间的软带或未淬区至少为 4mm，以防过渡区的张应力与结构要素叠 加而呈现裂纹。 7.1.7 阶梯轴的楞角及 R 弧 当阶梯轴大直径和小直径的交界面正处在淬火硬化区里，为防止因尖角效应发生过热 和淬火裂纹，阶梯轴间所构成的 90°直角楞有必要加上大于 1×45°的倒角。小轴径向大轴径变 径的轴根处最好用圆角过渡，过渡圆角的 R 越大对小轴径根部感应淬火的质量越有利。 当该轴不作为传递扭矩、输出功率的零件时，则淬硬区域可以规划成两段，既可以减 小感应淬火的难度，又可以进步部分区域的耐磨性，两段淬硬区域都要脱离端面必定的间隔， 以获得合理的硬化区散布状况。 阶梯轴硬化区的轴肩倒角和过渡圆弧 阶梯轴淬火硬化区规划成两段 7.1.8 花键轴淬火硬化区域规划 当结构上带有花键的零件要求花键部分感应淬火时，为防止因作业应力和过渡区应力 叠加而危害轴的强度，花键部分的淬硬区域应该超越花键完毕端 10～15mm 7.1.9 仅法兰内端面需求淬硬区规划 当仅法兰内端面需求淬硬时，答应在相邻轴颈周围有宽度 A 为小于等于 12mm 的环形 软带或未淬区。 Word 材料 7.2、有用硬化层深度等级及其用处 深 度 等 级 用处 （mm） 0.4～1.0 直径 14mm 以下小轴、模数小于 1.5 的花键、内花键、轿车转向齿条及其 他细微的轿车零件。首要用于进步零件的耐磨功用。 1.0～3.0 直径Φ15～30mm 的小轴、销子，变速叉，凸缘等零件，首要用于进步零 件的耐磨功用。 2.0～4.0 中型车的曲轴、转向球头销、轻型车转向节、轿车输出突缘及杆部直径Φ 20～30mm 的微型车半轴等，首要用于要求耐磨性或疲惫强度的零件。 3.0～6.0 重型车的曲轴（圆角淬火）、中型车转向节及杆部直径 Φ40mm 轻型车半 轴等零件，首要用于对疲惫强度要求较高的零件 5.0～7.0 杆部直径Φ52mm 中型车半轴、差速器壳等用于疲惫强度要求高的零件。 7.0～10.0 杆部直径Φ52～58mm 重型车半轴，贯穿轴用于疲惫强度要求很高的零件。 10.0～12.0 杆部直径Φ58mm 以上重型车半轴，用于疲惫强度要求极高的零件。 注：形状杂乱零件，因为感应淬火的工艺特色构成淬火硬化层不能彻底仿形，因而，形状复 杂的零件除整体上选用表 2 中某一硬化层等级外，在单个部位答应给出规模以外的淬硬层深 度。例如发动机凸轮轴，阶梯轴结构的小红旗轿车的差速器突缘等零件。 7.3、轿车零件感应淬火常用材料 7.3.1 冶金质量 1） 化学成份、低倍和高倍安排，非金属搀杂物应契合 GB 699、GB 5676、GB 1348、GB/T 3077、 GB 5216 的规则。 2） 合金结构钢应选用细晶粒钢，按 GB/T 6394 规则，晶粒度应为 5－8 级 Word 材料 3） 球墨铸铁零件，为确保零件感应淬火的硬度，其基体的珠光体含量应≥35％，球墨铸 铁用于曲轴、凸轮轴等重要零件时，其基体的珠光体含量应≥70％。 7.3.2 轿车零件感应淬火常用的材料 1） 最适合感应淬火的材料是中碳结构钢、中碳低合金钢结构钢。 2） 优质碳素结构钢 35、40、45、50、55 等（GB699）。 3） 合金结构钢 35Cr、40Cr、45Cr、50Mn、40MnB、45MnB、35CrMo、42CrMo、42CrNiMo 4） 铸钢：ZG270－500(ZG35)、ZG310－570(ZG45)等（GB5676）。 5） 球墨铸铁：QT500、QT600－3、QT700－2、QT800－2、QT900－2 等（GB1348） 6） 非调质钢 如 50MnVS 7）其他化学成份、功用适当的材料。 7.4、钢件感应淬火安排等级 等级 安排特征 晶粒均匀面积 对 应 的 图号 mm2 晶粒度 1 粗马氏体 0.06 1 1 2 较粗马氏体 3 马氏体 4 较细马氏体 0.015 0.001 0.00026 3 2 6-7 3 8-9 4 5 细马氏体 0.00013 9-10 5 6 微细马氏体 0.0001 10 6 7 微细马氏体，其含碳量不均匀 0.0001 10 7 8 微细马氏体，其含碳量不均匀，并有少 0.0001 10 8 量极细珠光体（屈氏体）加少数铁素体 （＜5％） 9 微细马氏体加网状极细珠光体（屈氏 0.0001 10 9 体）加未熔铁素体（＜10%） 10 微细马氏体加网状极细珠光体（屈氏 0.0001 体）加大块未熔铁素体（＞10%） 10 10 7.5、常用钢铁材料感应淬火后的硬度及最大硬化层深度 钢铁材料感应淬火后的所能到达的最大硬化层深度与零件的材料、零件感应淬火部位的 结构（如平面、外圆、内孔、花键、圆角）及尺度等要素有关。 轿车常用钢铁材料感应淬火后的硬度及最大有用硬化层深度 钢号 外表硬度（喷发淬火） HRC HV 最大有用硬化层深度（界 限硬度值 450HV) （喷发 淬火）mm 预先热处理 35 40~56 377~510 2.0 调质 Word 材料 40 45~58 436~664 2.8 调质或正火 45 50~63 510~790 3.5 调质或正火 50 55~63 600~790 4.0 调质或正火 35Cr 45~55 436~600 7.0 调质 40Cr 50~63 510~710 10 调质 45Cr 55~63 600~790 10 调质 40MnB 50~63 510~780 10 调质 45MnB 55~63 600~790 10 调质 35CrMo 45~55 436~600 8.0 调质 42CrMo 55~63 600~790 11 调质 40CrNiMo 50~63 510~790 11 调质 45CrNiMo 55~63 600~790 11 调质 注 1：假如零件内孔、平面、圆角等外表淬火、其最大有用硬化深度要低于表中值； 注 2：当运用有机淬火介质浸液淬火时得到的外表硬度要低于表中值。 八、感应淬火质量问题及处理办法 发生淬火裂纹的要素：（3 点）零件结构、零件外表质量、冷却条件不良 8.1、零件的结构引起的淬火裂纹 零件的淬火区域内形状杂乱，存在台阶、端头、尖角、键槽、孔洞和油道等结构，感 应加热时导致感应电流会集，使这些部位过热，加热过深，在接下来的淬火冷却中其外表很 快构成了马氏体薄层，而随后的持续冷却中，薄层内部的奥氏体不断地改变为马氏体，比容 增大向外扩张，使开始构成的马氏体在拉应力的效果下脱落，而发生淬火裂纹。 处理办法：（6 点） 8.1.1、将在不影响整体结构和运用功用的状况下，将台阶或断头的尖角去掉，孔洞的出口处 进行倒角； 8.1.2、严格操控淬火区域； 8.1.3、在孔洞处打入紫铜销，销子的顶面与孔外表平齐，改进温度的均匀性； 8.1.4、孔洞内塞入湿软木削或石棉绳，减缓边际处的冷却速度； 8.1.5、将零件的孔洞对应感应器有用圈处的喷水孔阻塞，改进冷却条件； 8.1.6、在感应器有用圈对应零件空泛的部位嵌入适宜的导磁材料，改进电流的散布。 8.2、零件的外表质量引起的淬火裂纹 零件的外表粗糙度太差残留的刀痕，在冷却进程中，在应力会集的效果下将以刀痕的尖 部作为裂纹源，向淬硬层纵深开展构成淬火裂纹。 处理办法：改进零件的外表粗糙度，加工时刀锋不宜太尖。 8.3、冷却条件不良引起的淬火裂纹 Word 材料 感应淬火时冷却速度和冷却均匀性是十分重要的参数，假如淬火介质的冷却功用不良或 冷却办法不妥将引起淬火裂纹和其他缺点。感应淬火时一般是零件的表层淬火，淬火冷却速 度应该很快，不然达不到外表淬火的意图，为此多选用喷发冷却办法。但冷却速度也不宜过 分剧烈，不然将发生淬火裂纹和变形。抱负的淬火介质的冷却功用应该是在钢的奥氏体等温 分化曲线的临界温度具有大于或等于临界冷却速度，而在 Ms 点以下具有较小的冷却速度。 处理办法：依据零件的材料及工艺本钱选用适宜的淬火介质，如聚乙烯醇水溶性淬火介 质，UCON、豪富顿 251、贝多非亚等聚醚类水溶性淬火介质，详细浓度依据要求的运用说 明制造。 水喷发冷却和浸液冷却才能比较 表 8-1 淬火液温度对裂纹倾向性影响 淬火水温度/℃ 裂纹状况 裂纹份额% 乳化油及不同温度水喷发才能比较 裂纹程度 30 80 严峻 40 60 严峻 50 50 一般 60 10 细微 68 0 无 注：①淬火水泵压力 0.15-0.2MPa，喷水压力 0.015 Mpa。②每种水温淬火零件 20 件。 ③磁粉探伤查看裂纹。 表 8-2 水在工件外表温度 200-350℃区间的最大冷却才能 冷却办法及水温℃ 最大冷却速度/（℃/S） 15 2000 喷发冷却 20 1800 30 1400 40 900 Word 材料 50 550 浸沉冷却（水温 15℃） 600 8.4、感应器与零件空隙对淬火裂纹的影响 空隙的巨细对淬火裂纹的影响较大，空隙添加能显着减小淬火裂纹的倾向性（以主销停止淬 火为例） 空隙/mm 工艺参数 加热功率 /kW 加热时刻/S 冷却时刻/S 淬 火 水 压 力 裂纹份额/% /MPa 1.8 180 4.5 7.0 0.2 100 2.8 180 4.5 9.0 0.2 55 2.8 160 5.5 9.0 0.25 40 4.3 160 5.5 9.0 0.25 8 8. 5、喷发压力对淬火裂纹的倾向性影响 喷发压力越大，淬火裂纹状况越严峻，跟着喷发压力的进步，喷出的水柱水量越大，冷 却的均匀性越差，淬火裂纹倾向性越大 淬火水喷发压 力/MPa 工艺参数 空隙 /mm 加热功率 /kW 加热时刻/S 冷却时刻/S 裂纹份额% 0.24 2.8 180 4.6 9.0 46.7 0.12 2.8 180 4.6 9.0 23.3 每组试件 30 件，零件硬化层深度：3.0mm；外表硬度：HRC63-64；磨后进行磁粉探伤 处理方案： 1）依据零件的形状、结构尺度及材料挑选适宜的感应器与零件的空隙，一般选用 2.5-4mm 的空隙； 2）依据零件的形状、结构尺度及材料挑选适宜的淬火水喷发压力，一般为 0.1-0.3Mpa。 8. 6、材料要素引起的淬火裂纹 感应淬火零件的材料成分、毛坯质量都直接影响零件的感应淬火裂纹的倾向性。 碳（C）首要决议零件的淬火硬度，跟着碳含量的添加，淬火硬度随之进步，但显着添加淬 火裂纹的灵敏性。为充沛体现感应淬火的效果含碳量一般为 0.35-0.5%； 锰（Mn）可以进步钢的淬透性，当锰含量大于 1.5%时，淬火裂纹的灵敏性增大，作为合金 元素一般操控在 1.1-1.4%比较适宜； 铬（Cr）在钢种多以碳化物的方式存在，在进步淬透性的一起添加淬火裂纹的灵敏性，一 般操控在 1.5%以下； 钼（Mo）是剧烈构成碳化物元素，首要效果是进步钢的淬透性，但对淬火裂纹倾向性的影 Word 材料 响十分灵敏，即便是微量（0.01%），也剧烈添加钢的淬火裂纹灵敏性，尽量防止运用含钼 的合金钢。零件的毛坯质量对感应淬火裂纹的影响很大，如砂眼、气孔或非金属搀杂、折叠、 和原材料裂纹在感应淬火时，可以作为裂纹源扩展构成淬火裂纹。 零件感应淬火前的应力状况对淬火裂纹有显着地影响。 处理办法： 在可以满意零件运用功用的前提下尽量选用合金元素含量低的中碳材料，改进零件的毛坯质 量，感应淬火前消除材料的应力。 8.7、感应淬火零件电击伤 电击伤是零件与感应器的相对方位定位欠好，无法确保适宜的空隙，导致零件与感应器 之间导电或发生电弧放电使感应器和零件烧伤在零件的淬火外表构成麻点和熔坑的一种质 量缺点。处理办法便是采纳相应的办法确保感应器与工件具有适宜的空隙。 8.8、感应淬火零件外表硬度缺乏和软点问题 感应淬火零件硬度缺乏和软点一般由以下几个要素引起：（3 点）零件外表脱碳；材料 中原始安排粗大；加热温度缺乏及冷却速度不行。 (1) 零件外表脱碳引起的外表硬度缺乏，在显微镜下可观察到显着的白色脱碳层，其安排应 该是铁素体。 (2) 材料的安排粗大或有严峻的带状安排，按正常的工艺参数进行感应淬火时，因为加热的 时刻短，速度快，其间的碳没有充沛的时刻和条件进行分散，导致奥氏体中存在未溶铁素体， 冷却后保存下来构成硬度缺乏及有软点。其淬火安排应该是铁素体加马氏体； (3) 加热温度缺乏使奥氏体化不充沛，淬火安排除马氏体外还将有屈氏体或铁素体存在， 构成硬度偏低。其原因是加热时刻短，功率不行，感应器空隙过大或规划不合理，感应器内 有存水，加热时水流出附在零件上导致加热温度缺乏，淬火后呈现硬度偏低及软点； (4) 冷却速度不行使零件淬火后在马氏体的晶界周围有屈氏体分出，甚至有形状较瘦的铁素 体呈现与屈氏体一起沿晶界散布。其原因是淬火液喷发压力不行，淬火液流量小，淬火液温 度过高，喷水孔阻塞及喷水器规划不合理，喷出的水柱没有直接射到零件外表，而是水柱与 水柱之间相互效果减缓冷却速度。引起硬度偏低。 九、高频研讨室在集团公司的功能：10 点 9.1、轿车零件的感应热处理工艺研讨及工装设备研发， 9.2、轿车零件感应热处理新工艺、新技能及新材料推广运用； 9.3、集团公司新车型轿车零件感应热处理试制； 9.4、集团公司新车型轿车零件感应热处理工艺验证； 9.5、国内外相关厂家感应热处理零件工艺及本钱对标剖析； 9.6、感应热处理专业相关标准、标准及流程起草与拟定； 9.7、质量攻关，质量查看、质量监控，帮忙处理出产工艺与设备相关问题； 9.8、合作各专业厂拟定高频工艺开展、技改规划及感应淬火工艺文件； Word 材料 9.9、规划并安排集团公司各专业厂感应热处理出产和工艺人员技能培训； 9.10、感应热处理职业开展与技能交流。 Word 材料