[发明专利]一种42CrMo汽车驱动半轴的淬火工艺

说明书

技术领域

本发明涉及金属热处理技术，具体是一种42CrMo合金结构钢制成载重汽车驱动半轴在热处理调质时的淬火工艺。

背景技术

一般金属热处理技术资料上记载，42CrMo合金结构钢制成的工件在淬火时多用20～30^#机械油作为淬火介质进行冷却而不用水。这是因为42CrMo的淬透性比较高，由于油的冷却能力低，特别在350℃以下，工件在油中冷却速度很慢，因而减小了工件的变形和开裂。水作为淬火介质，广泛应用在含碳量为0.45％以下的碳钢和低碳合金钢的淬火中，但水在含碳量为0.40％以上的中碳合金钢淬火中并不是理想的淬火介质，图1是合金结构钢42CrMo的C曲线，参看图1，因为水在800～500℃的区间，由于形成蒸汽膜并包围工件，使工件冷却较慢，而这时正是在C曲线鼻尖区的左边，需要快冷。如果冷却慢而进入鼻尖区，将得不到马氏体组织或有软点，达不到淬火的目的。而在不需要快冷的区域，即在350℃以下(42CrMo马氏体的转变点是310℃)水处于沸腾阶段，其冷却速度由于蒸汽膜的破坏而迅速增加，易使马氏体的转变速度也增快，造成极大的组织应力，使工件变形，严重时工件开裂而报废。

机械油作为淬火介质也存在一定的缺点，机械油与炽热的工件接触会是使油气化和分解，产生有害气体和老化，消耗大，需不断过滤旧油，增加新油，而且工件淬火的初始温度为860℃左右，已达到机械油燃点。用机械油淬火易造成火灾必须加大防范，配置足够的灭火器材等，加大生产成本。

水溶液也可用作为淬火介质，水溶液有盐水溶液(5～10％NACL)、碱水溶液(10～15％NAOH)、聚乙烯醇水溶液、聚醚系列水溶液、氯化钙水溶液以及三硝，二硝水溶液等。盐水和碱水溶液用的比较广泛，是比较理想的碳钢介质，淬火后要清洗干净，否则会造成工件腐蚀。其他水溶液不是价高就是不安全或对环境有影响。所以42CrMo材料热处理调质淬火都不推荐水溶液作为淬火介质。

发明内容

本发明的目的是提供一种42CrMo汽车驱动半轴的淬火工艺，采用水作为淬火介质，在达到淬火目的的同时，可降低生产成本，利于环保。

实现上述目的采取的技术方案是：

一种42CrMo汽车驱动半轴的淬火工艺，采用以下步骤：

①采用水作为淬火介质，将水温控制在30～60℃范围内；

②将工件加热到淬火温度840±20℃，保温90～120分钟后，放入水中，不停摆动工件，并用压力为0.2～0.4MPa，流速为1～2.5m/s的水流冲击工件；

③10～20秒后停止摆动和冲击工件；

④工件在水中停留60～120秒后从水中取出，至此淬火完成。

经测试，工件硬度值在HRC52～60范围内，获得的马氏体组织金相评级在37级，符合技术要求。

本发明淬火工艺机理：

工件加热到淬火温度后放入介质，不停地摆动工件和用高压高速水流冲击工件，其目的是为了破坏水在800～500℃的区间处于蒸汽膜阶段形成的蒸汽膜，补充低温冷却水吸收热量，从而使工件在高温下迅速冷却，获得马氏体组织，从而达到淬火目的；10～20秒后，淬火处于马氏体转变温度区(300～100℃)，此时需要慢冷，而水处于沸腾阶段，已不需要摆动工件和用高压高速水流冲击工件。将水温控制在30～60℃较高范围内，目的是让比较高的水温来保持工件的缓慢降温，防止工件冷却速度过快，使马氏体转变速度过快而产生很大的内应力，出现工件变形甚至开裂的现象；在60～120秒后从水中取出工件，结束淬火工艺，这时工件温度已降到100℃左右，可利用工件余热进行后序的低温回火，消除工件部分应力，从而取得比较好的调质效果。

本发明与已有技术相比具有的优点：

采用水作为淬火介质，利用水来源广、价格低、成分稳定不易变质、对环境无污染的优点，通过淬火工艺控制，在达到淬火效果的同时，降低了生产成本并利于环境保护。

附图说明

图1是合金结构钢42CrMo的C曲线。

具体实施方式

本例以奔驰双三键汽车驱动半轴为例，对本发明作进一步描述：

产品：42CrMo合金结构钢汽车驱动半轴。

技术要求：表面硬度HRC52～64，金相为马氏体3～7级。

42CrMo材质的载重汽车半轴热处理调质淬火采用连续大批量生产，采用水作为淬火介质，修建了几个水池，构成循环水，即利于控制水温，又节约水资源，淬火工艺步骤为：

(1)将水温控制在45～50℃范围内；