推土機變速箱操縱軸裂紋探析

河北宣化工程機械股份有限公司 （張家口 075100） 孟萬玲 姚衛東

我分廠加工的推土機變速箱操縱軸，采用45鋼，該零件過渡區有花鍵，具有較大的淬火裂紋敏感性，在熱處理淬火生產中存在著較高的廢品率，其主要體現在零件產生裂紋而報廢。

1. 確定可能出現的問題

主要考慮設備運行是否正常，操作者是否按工藝流程加工，熱處理工序是否符合要求等。經逐項排查發現：操縱軸的調質沒有達到工藝要求，鹽浴爐淬火工藝不完善。

2. 操縱軸的調質工藝分析及具體操作

（1）操縱軸技術要求 調質處理后硬度248～302 HBW。對操縱軸試樣做剖檢并進行金相分析。金相分析結果：組織為索氏體、細珠光體混合組織，分布有大量半網狀鐵素體（見附圖）。

（2）合理的調質方法 調質是淬火+高溫回火，45鋼淬火溫度實際操作中一般取上限。雖然偏高的淬火溫度可以使工件加熱速度快，表面氧化層減少，但為使工件的奧氏體均勻化，就需要足夠的保溫時間，因為45鋼淬透性低，故應采用冷卻速度快的10%鹽水溶液，工件入水后應該淬透，而不是冷透，當工件冷卻到180℃左右時采取緩冷，45鋼調質淬火后硬度要達到55～59HRC。45鋼淬火后的高溫回火，加熱溫度通常在560～660℃，硬度要求在22～34HRC，回火后硬度取決于回火溫度，與回火時間關系不大，但必須回透，一般工件回火保溫時間在1h以上。附圖金相組織中出現的索氏體甚至鐵素體依然保留在基體中，就是保溫時間不足（40min）和加熱溫度不高（450℃）造成的。

組織照片

3. 鹽浴爐淬火工藝分析及具體操作

操縱軸淬火硬度50～55HRC，過渡區有鍵槽，具有較高的淬火裂紋敏感性，分析裂紋原因屬于集中裂紋。由于操縱軸生產批量大，如果更換材料則成本費用增加很多，況且主機裝配上的結構也不能改變，因此針對熱處理工藝進行改進，使零件淬裂率降至2%。鹽浴爐淬火采取了幾點具體措施：

（1）淬火前在200～300℃進行一次預熱，作用是減少工作表面溫度造成的熱應力。

（2）加熱到奧氏體化溫度出爐后，采用在空氣中預冷到稍高于相變點溫度再進行淬火，這樣可以減少產生淬火應力。預冷對于易產生應力集中裂紋的特殊結構零件尤為重要，效果明顯，

（3）淬火冷至200～300℃時即從淬火冷卻介質中取出零件，進行自回火。

（4）及時回火。淬火不冷到底（即靠余熱自回火）并及時回火是防止開裂的有效措施。

除集中裂紋外，零件還可能出現縱向裂紋和橫向裂紋。對于縱向裂紋可降低到Ms點以下的冷卻溫度，可以有效地避免這類裂紋；對于橫向裂紋可提高淬火溫度，增加淬硬層深度，使淬硬層過渡區、延伸區延伸到心部，當然，要防止工件過熱問題。另外，在工件淬火后及時提出淬火冷卻介質，使工件保持一定溫度（200～300℃）進行自回火或及時回火消除應力，這些對防止所有淬火裂紋都是十分有效的。

4. 效果

通過上述的生產實踐，操縱軸零件的熱處理質量有了顯著的改善。另外，把這些措施和經驗應用于工裝工模具上，同樣取得了良好的熱處理質量和經濟效益。