轉向節氣體軟氮化工藝探討

文/金文輝，周亞倬，于勤，章馳·江鈴汽車股份有限公司

轉向節是汽車上的一個重要保安件，它既要承載行駛中汽車的載荷，又要保證行駛中汽車的轉向，所以汽車生產商很注重轉向節外形尺寸的設計和制造工藝。為了保證轉向節的可靠性和使用壽命，轉向節熱處理工藝通常采用調質處理+氣體軟氮化工藝，這樣既可以保證轉向節的心部具有較好的韌性，還可以保證其表面有較高的硬度和耐磨性能，最大可能地提高轉向節可靠性和使用壽命。

本文主要是對轉向節氣體軟氮化工藝進行改進，探討各種氣體軟氮化工藝對轉向節金相組織的影響和降低生產成本的可能性。

轉向節熱處理工藝介紹

本試驗所用的轉向節是選取輕客商用車上的一種技術要求較高的轉向節，為了保證轉向節的使用性能和使用壽命，我們選用了低合金調質鋼42CrMo鋼材來制作轉向節，這種鋼材制作出來的轉向節采用調質處理+氣體軟氮化工藝處理后，其心部可獲得較高的韌性、表面也可得到較好的硬度及耐磨性能，完全可以滿足轉向節的各項技術要求。具體的轉向節技術要求如下：

⑴硬度：心部246～304HB，表面HV0.1≥500HB；

⑵滲層深度：白亮層深0.01～0.025mm，滲氮層深≥0.30mm；

⑶滲氮層脆性、疏松層級別要求：1～2級。

轉向節調質處理工藝采用的是常規調質處理工藝，淬火加熱溫度(860±5)℃×1h，油淬后580℃回火100min即可。

為了保證轉向節經過氣體軟氮化后心部硬度不降低，表面硬度和耐磨性能達到轉向節的各項技術要求，所以采用低溫(520±5)℃氣體軟氮化工藝，氮化保溫時間達15小時以上，整個氣體軟氮化生產周期時間達到20多個小時，轉向節氣體軟氮化工藝曲線如圖1所示。該工藝生產出來的轉向節達到了各項技術要求，但生產周期很長，生產率不高，且生產成本也居高不下。采用該氣體軟氮化工藝曲線生產出來的轉向節理化檢測結果如圖2和表1所示。

圖1 轉向節氣體軟氮化工藝曲線

表1 轉向節軟氮化工藝理化檢測結果

圖2 轉向節氣體軟氮化工藝氮化層硬度分布圖

轉向節氣體軟氮化工藝探討

為了保證轉向節的各項技術要求不變，并縮短轉向節氣體軟氮化生產周期和降低其生產成本，我們對轉向節氣體軟氮化工藝進行了工藝試驗探討。我們的思路是提高轉向節氣體軟氮化加熱溫度，縮短軟氮化保溫時間。通過減少不必要的保溫時間，從而達到該目標。

第一次氣體軟氮化工藝試驗

依照我們改進氣體軟氮化的工作思路，即提高氣體軟氮化加熱溫度時間并相應的縮短氮化保溫時間，具體的轉向節氣體軟氮化工藝曲線如圖3所示。

圖3 第一次改進后轉向節氣體軟氮化工藝曲線圖

按照圖3第一次改進后氣體軟氮化工藝曲線生產出來的轉向節，我們經過解剖本體獲得了較好的結果，完全能夠滿足轉向節的各項技術要求，具體檢測結果如圖4和表2所示。

轉向節第一次改進工藝主要是把軟氮化加熱溫度從520℃提升到560℃，軟氮化保溫時間從15小時降到7小時，整個軟氮化時間有12個多小時，大大縮短了轉向節氣體軟氮化生產周期，較大幅度地降低了生產成本。

圖4 第一次改進后轉向節氣體軟氮化工藝氮化層硬度分布圖

表2 第一次改進后轉向節氣體軟氮化工藝理化檢測結果

表3 第二次改進后轉向節氣體軟氮化工藝理化檢測結果

第二次氣體軟氮化工藝試驗

為了進一步提高生產效益，降低生產成本，我們又進行了第二次轉向節氣體軟氮化工藝試驗。具體的轉向節氣體軟氮化工藝曲線如圖5所示。

圖5 第二次改進后轉向節氣體軟氮化工藝曲線圖

按照第二次改進后氣體軟氮化工藝曲線生產出來的轉向節，我們又進行了相應的工藝試驗。首先進行了幾次小批量工藝試驗后，隨后進行了批量工藝試驗，經過解剖轉向節本體取樣，同樣獲得了較好的結果，達到了轉向節所要求的各項技術指標，具體檢測結果如圖6和表3所示。

圖6 第二次改進后轉向節氣體軟氮化工藝氮化層硬度分布圖

按照第二次改進后的氣體軟氮化工藝曲線進行轉向節氣體軟氮化生產，從圖6和表3檢測數據來看完全達到了轉向節的技術要求，有些數據還得到了提高和改善；但重要的是整個生產周期縮短到9小時左右，比原氣體軟氮化工藝生產周期減少了一半以上的時間，大大提高了生產效率，并進一步降低了生產成本，為企業增加經濟效益做出了很大的貢獻。

結束語

本次試驗結果證明汽車轉向節氣體軟氮化工藝通過提高氣體軟氮化加熱溫度，并相應的減少其軟氮化保溫時間，是完全可以達到轉向節各項技術要求的。