一种42CMo商用车曲轴调质热处理变形的控制方法

技术领域

本发明属于黑色金属热处理技术领域，具体涉及一种42CMo商用车曲轴调质热处理变形的控制方法。

背景技术

当前，高功率商用车柴油发动机一般采用调质锻钢曲轴，来满足发动机高功率、高可靠性、长寿命要求。42CrMo材料是常用调质钢曲轴的材料。42CrMo调质曲轴锻件热处理一般要求采用正火+调质处理的方法进行锻件热处理以达到客户的产品质量要求。虽然行业内普遍采用悬挂式连续调质炉来控制锻件热处理变形，但由于采取正火+调质方式进行两次热处理，此过程存在两次锻件冷却，使得处理完成的锻件变形问题突出。

曲轴的热处理变形一般以曲轴锻件直线度来表征，采用经典工艺处理的锻件热后直线度超差比例达到25％左右。对于变形的锻件，往往需要采取冷校正+去应力回火的方法对锻件进行变形矫正。锻件的校直采用人工操作，劳动强度大。由于锻件热处理变形导致大量的返工、返修，增加了工序处理时间，造成了制造成本的增加；同时，由于返工返修导致生产过程产生大量的掉队件，对产品的批次管理不利。基于此，急需研发一种42CMo商用车曲轴调质热处理变形的控制方法，以有效解决上述问题。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种42CMo商用车曲轴调质热处理变形的控制方法，以解决减少曲轴锻件热处理变形的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种42CMo商用车曲轴调质热处理变形的控制方法，包括以下步骤：

A、工序的确定：取消正火预处理，调质后依次进行检验、校直及去应力回火；

B、工艺参数的确定：

B1、降低锻件淬火加热阶段速率，以降低加热阶段锻件组织应力；

B2、增加保温时间，使锻件碳化物溶解、奥氏体化完全，降低锻件不同深度组织差异，进一步降低锻件淬火时的组织应力；

B3、降低淬火温度，降低淬火烈度，减轻淬火变形倾向；

B4、降低淬火烈度，减轻淬火变形倾向；

B5、降低回火温度，同时增加回火保温时间。

进一步地，步骤A中，校正时间为4min/件。

进一步地，步骤A中，去应力回火时间为8h。

进一步地，步骤B1中，以3.175℃/min的加热速度将曲轴加热至800℃，升温时间为252min。

进一步地，步骤B2中，840℃保温168min后淬火。

进一步地，步骤B3中，淬火温度为840℃，加热时间为420min。

进一步地，步骤B4中，以1.588℃/min加热速度将曲轴加热直600℃，加热时间378min。

进一步地，步骤B5中，保温时间为231min。

更进一步地，回火温度为620℃，回火时间为609min。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明42CMo商用车曲轴调质热处理变形的控制方法，操作过程简单且一致性强。

2、取消正火预处理，减少了一次锻件热处理冷却过程来进一步减小锻件的热处理变形几率；

3、通过对热处理工艺参数的调整：增加了锻件保温时间，降低了热处理淬火、回火温度，提高锻件组织均匀性，降低了组织转变过程中内外组织不一致导致的变形，从而减小锻件淬火变形；

4、通过以上措施，降低了曲轴热后直线度超差数量，减少了热后校直工序处理的曲轴数量，降低了劳动强度，提高了生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1热处理工艺时间-温度曲线。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明42CMo商用车曲轴调质热处理变形的控制方法，通过工序调整及对热处理工艺参数的调整，实现减少曲轴锻件热处理变形的目的。

具体地，本发明42CMo商用车曲轴调质热处理变形的控制方法，包括以下步骤：

1、工序的确定：取消正火预处理，调质后依次进行检验、校直及去应力回火；

2、工艺参数的确定：

21、降低锻件淬火加热阶段速率，以降低加热阶段锻件组织应力；

22、增加保温时间，使锻件碳化物溶解、奥氏体化完全，降低锻件不同深度组织差异，进一步降低锻件淬火时的组织应力；

23、降低淬火温度，降低淬火烈度，减轻淬火变形倾向；

24、降低淬火烈度，减轻淬火变形倾向；

25、降低回火温度，同时增加回火保温时间。

步骤1中，校正时间为4min/件，去应力回火时间为8h。

步骤21中，以3.175℃/min的加热速度将曲轴加热至800℃，升温时间为252min。

步骤22中，840℃保温168min后淬火。

步骤23中，淬火温度为840℃，加热时间为420min。

步骤24中，以1.588℃/min加热速度将曲轴加热直600℃，加热时间378min。

步骤25中，保温时间为231min，回火温度为620℃，回火时间为609min。

实施例1

一种42CMo商用车曲轴调质热处理变形的控制方法，包括以下步骤：

1、取消正火预处理，调至后依次进行检验、校直及去应力回火；

2、工艺参数的确定：

21、降低锻件淬火加热阶段速率，以降低加热阶段锻件组织应力；

22、增加保温时间，使锻件碳化物溶解、奥氏体化完全，降低锻件不同深度组织差异，进一步降低锻件淬火时的组织应力；

23、降低淬火温度，降低淬火烈度，减轻淬火变形倾向；

24、降低淬火烈度，减轻淬火变形倾向；

25、降低回火温度，同时增加回火保温时间。

其中，淬火阶段：升温时间为252min，保温时间为168min，淬火温度为860℃，加热时间为420min；

回火阶段：升温时间为378min，保温时间为231min，回火温度为620℃，回火时间为609min。

以3.175℃/min的加热速度将曲轴加热至800℃，加热时间252min；840℃保温168min后淬火；以1.588℃/min加热速度将曲轴加热直600℃，加热时间378min；620℃保温231min进行回火。

本发明的曲轴锻件热处理工艺参数，见表1：

表1

采用此工艺直线度超差比率1.5％左右。

本发明通过工序调整及对热处理工艺参数的调整，实现减少曲轴锻件热处理变形的目的，使曲轴热后直线度超差比率由25％降低至1.5％，提高了曲轴锻件热后直线度合格率，提高锻件一致性，从而显著降低了热后冷校直比例，降低了劳动强度，提高了生产效率。

本发明取消正火预处理，减少一次热处理冷却过程导致的组织变形；通过降低锻件淬火加热阶段速率，降低加热阶段锻件组织应力；增加保温时间，使锻件碳化物溶解、奥氏体化完全，降低锻件不同深度组织差异，进一步降低锻件淬火时的组织应力；降低淬火温度，降低淬火烈度，减轻淬火变形倾向；降低回火温度，同时增加回火保温时间。保证组织充分转变的同时降低应力释放速度，从而减小由应力释放速度不均导致的变形。

对比例1

以130Kg、主轴颈Φ115mm的曲轴锻件为例，采用经典热处理方法，如下：

经典热处理工艺路线为：正火→调质→检验→校直→去应力回火

基于经典加热时间计算公式：T＝K×α D

式中：T为加热时间min

K为反映装炉状况的修正系数，通常在1.0～1.5范围内选取

α为加热系数，一般在1.3～1.6min/mm

D为工件有效厚度

由公式计算得知此类曲轴加热时间：T＝1.5*1.6*115＝276min，取300min作为锻件加热时间，其中保温时间120min。

经典工艺参数如下：

正火：升温180min，保温120min，860℃保温，正火时间300min；

淬火：升温180min，保温120min，淬火温度860℃，加热时间300min；

回火：升温270min，保温165min，回火温度650℃，回火时间435min；

经典的曲轴热处理工艺参数，见表2：

表2

采用此工艺直线度超差比率25％左右。

对比例1与实施例1工艺在处理时间、直线度质量状态的差异，如下：

校正时间为4min/件。

去应力回火时间为8h。

校直工序时间参数，见表3：

表3

以生产10000件曲轴，校直比例25％，计算采用经典工艺的热后处理工序时间，见表4：

表4

以生产10000件曲轴，校直比例1.5％，计算采用本发明的热后处理工序时间，见表5：

表5

通过对比：采用本发明的工艺处理曲轴锻件，热后锻件直线度合格率改善效果明显：总体处理时间减少了1-(28620/29361.1)％＝2.524％，提高了生产效率；曲轴校正时间由166.67h降至10h，校正时间节省94％；校正后去应力回火时间由444.4h降至26.67h，去应力回火时间节省了94％。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。