基于熱處理技術的軸扭曲研究

半軸的重要用途是傳遞2個平行面之間的動力。車輛運行過程中，突然踩下制動踏板軸將經受嚴重的沖擊載荷作用。軸心硬度不足可導致淺層材料的剪切強度較低，導致扭轉的永久變形，即半軸的扭轉。為提高材料的冶金性能，需要對軸進行重新設計并通過熱處理工藝加強軸的強度。通過對軸進行表面感應淬火和核心進行鋼化處理提高材料表面及核心的性能，特別是提高材料的剪切強度。所施加的剪切應力與材料本身的抗剪強度確定最佳的軸徑參數。利用扭轉試驗臺修改核心硬度、軸直徑和其它參數。扭曲的發生是由于施加過量的扭轉載荷在軸上而超過了材料抗剪強度，材料發生永久變形。

對2種不同的軸設計方案A 和B進行了研究。2種方案使用的材料均為中碳合金鋼，A方案使用歸一化結構鐵氧體，B方案使用鋼化核心。結果表明，兩種方案的感應淬火組織區域為回火馬氏體，用2%硝酸酒精溶液能腐蝕樣本。

鑒定和分析了失敗原因。討論了方案A中承受扭矩的約束。分析結果表明，對B方案進行強韌化熱處理，能提高軸的強度，最終達到不扭曲的目的。在扭轉試驗臺上對方案A和方案B進行驗證。結果顯示，B方案軸的性能優于A方案，在JAEL上有57.3%的提升，在極限扭矩測試上有56.7%的提升。通過增加軸的半徑并強化軸心來提高軸的剪切強度，以解決軸的扭曲問題。

Yathish Rao et al. SAE 2014-28-0019.

編譯：王川