[发明专利]一种表面硬化长轴类锻件的短流程制造工艺

说明书

本发明公开了一种表面硬化长轴类锻件的短流程制造工艺，制造工艺采用锻造→余热表面合金化→调质→校直→机加工→成品，严格控制每道工序的工艺参数，制备出长轴类锻件，并利用锻造余热进行温剧烈塑性变形诱发表面合金化，有利于表面淬透性提高，调质处理后其表面硬度达600HV～750HV，抗拉强度达800～1100MPa，线性伸长率达15～30％，从而缩短长轴类锻件制造工艺流程、节约资源、降低成本。

技术领域

本发明具体涉及一种表面硬化长轴类锻件的短流程制造方法，属于锻件制造流程技术领域。

背景技术

汽车、拖拉机、船舶等用长棒状轴类零部件，如传动轴、半轴等长期在循环扭转载荷条件下工作，需承受周期性切应力作用，对其表面强度和硬度提出较高要求，同时也要求其具有较好的韧性，即要求这些长棒状轴类零部件具有外强内韧的性能。目前这些零部件多使用40CrMnTi，40Cr、42CrMo等中碳钢或中碳合金钢，其制造工艺为：原材料→下料→加热→锻造→调质→校直→机加工→中频表面感应加热淬火→回火→校直→成品。很显然，工艺流程较长，需经过两次淬火处理，在淬火过程中容易产生变形，需两次校直处理，且多次淬火处理需消耗更多能量、加剧淬火液的环境污染、增加成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种表面硬化长轴类锻件的短流程制造工艺，解决了现有技术中的长轴类锻件制备工艺中调质处理、校直、表面感应淬火等工艺的工艺流程长、能耗高、环境污染技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种表面硬化长轴类锻件的短流程制造工艺，其特征是，包含下料→锻造→余热表面合金化→调质→校直→机加工→成品工序，具体操作工艺如下：

(1)下料工序中：

将长轴棒材原材料下料成棒锭坯料；

(2)锻造工序中：

在感应加热炉内加热至950～1120℃，保温20min～60min，开始锻造温度为850～1080℃，终锻温度为780～960℃，径向锻造变形量为30～50％；

冷却时将锻造后样件冷至250℃～350℃。

(3)余热表面合金化工序中：

先对锻造后样件的表面进行喷砂处理；

利用锻造余热在250～350℃温度对样件进行表面剧烈塑性变形，在剧烈塑性变形过程中向样件表面连续喷涂合金粉末，在样件表面形成一层合金化层；

(4)调质工序中：

调质处理时把表面合金化的样件感应加热至880～930℃，保温10min～30min，淬火介质为含有5％～10％食盐和苛性钠10％～15％的水溶液，回火温度为540～600℃，保温30min～60min，然后将样件在空气中冷却。

进一步的，所述棒材原材料材质为中碳钢、中碳合金钢或调质钢。

进一步的，坯料的长度为100～500mm，直径为40～150mm。

进一步的，所述锻造工序中，锻造分多个道次进行。

进一步的，所述锻造分多个道次进行时，锻造初始时坯料的旋转角度为15～20°/锤，坯料进给速度为4～8m/min，每道次锻造的坯料旋转角度以1～2°的角度逐渐增加，每道次锻造的坯料进给速度以1～1.5m/min的速度逐渐增加。

进一步的，喷砂处理时，采用的砂为石英砂与金刚砂的混合物，其质量比为2:1，粒径为0.25～0.75mm，砂中含水量小于0.5％。

进一步的，喷砂过程中，样件以50～70转/秒的转速转动。

进一步的，所述表面剧烈塑性变形工艺为超声冲击、机械冲击、激光冲击、喷丸、机械研磨或滚压。