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作者：谢学兴

本文主要以公司的锁轴、机械保险杠、销轴等需要感应淬火处理的工件为例，结合目前公司的感应淬火机床设备，通过这几年对公司感应淬火产品的现场试验跟踪，对生产环节出现的问题进行了总结分析。

1.轴类产品感应淬火

产品如图1所示，材料为42crmoa,感应淬火技术要求：表面硬度58～62hrc,淬硬深度2～3mm,马氏体级别4～6级。

公司目前用于锁轴感应淬火的设备由洛阳升华公司生产，最大额定输出功率为250kw，频率为8～20khz,控制系统为西门子820c，可对淬火过程中的感应器移动、能量控制、冷却水循环、淬火介质的冷却和供给等进行控制。锁轴加热淬火方式如图2所示，感应器固定，锁轴旋转推进，即常规意义上的连续式加热淬火。工件在设备调试及生产中曾经碰到以下问题：硬度不足、淬硬层深过深。

（1）硬度不足

影响硬度的因素主要有：材料含碳量，加热温度，冷却能力。钢的含碳量对感应淬火后表面所能达到的硬度值影响最大。据资料介绍的经验公式：

hrc=20+60[2

w

c

－1.3

w

c

2

w

钢的含碳量；

hrc马氏体硬化层硬度的平均值

而国家标准（gb/t 3077-1999）里对42crmoa的含碳量规定为0.38%～0.42%，在不考虑合金元素对硬度值影响的情况下，将0.38和0.42代入式（1），可大致得出两者的硬度平均值偏差在4hrc左右，硬度值的波动非常明显。加之我单位对该材料的硬度要求处于高位，所以原材料的质量把关对产品硬度的影响有着举足轻重的作用。

由于感应淬火是属于快速加热淬火，其加热速度对相变温度、相变动力学和形成的组织有很大的影响。跟炉子相比，它明显提高

ac

1

3

、

ac

cm

。

当材料和原始组织一定时，随着加热速度的增大，相变温度将提高30～150℃。目前在实际的生产中，感应淬火工件的表面温度由于受到冷却水气以及氧化皮等因素的干扰，很难准确测定出其温度值，而是依靠经验，观察温度，再结合试验结果，最终将工艺参数定在合理的范围。

在材料和加热温度都合适的前提下，淬火介质冷却的性能显得非常重要。我们公司目前采用喷水冷却工件，如图2所示。感应器配备主喷和辅喷，两种冷却同时进行。工件感应淬火后曾经出现过同根工件表面软硬偏差较大，且与原合格硬度（基本在60hrc左右）相比，下降较多的情况。

经分析后发现，由于工件总是不可避免的带有油质，加上车间的生产量也非常大，经过一段时间的生产后，淬火介质中不可避免带上了油，从而降低了淬火介质的冷却性能。于是我们让操作师傅更换了淬火介质，并将设备淬火水箱进行了彻底清洗。在不更改变原来工艺参数的前提下，针对同批次的工件进行了加热淬火后的多根抽检，硬度的均匀度都达到了较为满意的状态，基本在60～62hrc，单根工件硬度偏差在1hrc内，非常均匀，且都达到了公司的技术要求。

（2）淬硬层深过深

频率对淬火深度的影响有很大的作用。据资料介绍，当加热层深度δ为热态电流透入深度的40%～50%时，加热的总效率最高。由此根据简化公式

δ

=500/

f

（2）

结合锁轴的深度要求，将设备频率调至9000hz左右。

在一定的频率下，感应加热速度取决于单位表面积所吸收的电功率，也就是所谓的比功率（kw/cm

2

）。用较高的比功率、较低频率与较低比功率、较高频率可达到相同的效果。调试初期，我们采取大比功率（比功率大于5kw/cm

2

）配合以较快的移动速度进行工艺调试，结果一直达不到技术要求。表面硬度达到60hrc，则淬火深度会超过3mm，有时甚至达到4mm多；当淬火深度达到2～3mm，硬度却又会出现低于58hrc的情况。通过对不合格试块的

金相分析

以及比对整个调试工艺参数，我们认为过大的比功率，会使得工件在加热淬火环节，瞬间产生了高温的热传导。于是我们将比功率调到2～2.5kw/cm

2

，

并相应将淬火移动速度下调。经过几次试验后，收到了非常好的效果，淬火后的锁轴完全符合公司的技术要求。且在后续的大批量生产中，质量一直比较稳定。由此可知，选择合适的比功率和淬火移动速度对表面硬度和淬火深度的影响非常重要。

2.机械保险杠

外协单位为我公司供应的机械保险杠，采用表面感应淬火后镀锌处理。曾经一段时间，该产品镀锌后产生了螺旋带现象，影响了产品的美观性。把一根产品放在2m立式感应淬火机床上进行淬火试验，感应器如图3、图4所示。

中间的汇流排夹板（白色的聚四氟乙烯板）的厚度为1.5mm。喷水圈为单独的分体式，喷水孔按一定的角度（一般是与轴向成30°角）设计成五排，由专业厂家制作。将试验的旋转速度调到150r/min，加热移动速度定在360mm/min。在此工艺下做出的保险杠镀锌后，完全消除了螺旋带。

实际生产中，外面小的热处理单位的感应器一般都是自己制作而成，比较粗糙，缺乏规范性，中间的汇流排夹板很多时候根本不用，留的间隙在4～5mm，甚至更多，喷水孔也往往未按一定的角度制作，很多甚至是单排孔喷水。由此我们基本可以断定，这是导致工件产生螺旋带的主要原因，使用规范的感应器对消除螺旋带的现象效果显著。

3.销轴的感应淬火

我公司的销轴产品淬火区域存在一个d17mm的定位孔，淬火时，孔周边因电流集中，导致温度过高，出现局部熔化现象。常规感应淬火材料的圆孔处理办法是，通过打入铜销子来避免电流集中。但由于该销轴材料为2cr13，感应淬火的温度将近1050℃。而铜的熔点也在1080℃左右，因此实际生产中操作难度非常大。

为此专门用钢做了销子，打入定位孔进行试验。经加热淬火后，销轴上的定位孔并未见熔化现象，但钢销因加热淬火，胀的很紧，取出来的时候很麻烦。由于淬火区域对耐磨性的要求不是很高，故更改了淬火区域，达到了满意的效果。

4.结语

感应热处理以其节能、低耗、优质、高效，越来越多的为我们公司所应用。随着应用范围的扩大，我们也在实际生产中逐步积累了自己解决问题的经验。

商务合作：13501198334

关于凯发一触即发

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