曲軸是汽車上的重要零件，在熱處理過程中要承受巨大的應力和摩擦力，因此我們通常通過對曲軸進行熱處理以提高它的硬度、耐磨性和使用壽命。但是，工件在熱處理過程中會產生一些淬火缺陷，今天，我們就重點分析一下大直徑曲軸采用中頻感應加熱設備進行熱處理產生殘留應力的原因及其新工藝改進。

大直徑曲軸是大型鍛件，工件直徑為220mm，工件材料為42CrMoA鋼。其加工工序為：鍛坯-粗車-調質-半精車-定形（中間退火）-精車-中頻淬火-磨削-成品。一般來說，機加工使工件表面產生拉應力，定形是為了去除機加工后出現的拉應力，而中頻感應加熱淬火表面硬化可產生提高曲軸耐磨性與疲勞強度的壓應力。但是，對于工件直徑為100mm或以上的曲軸，應力情況比較復雜。熱處理工藝（定形處理）根據工件表面殘留應力實際值確定。

試驗曲軸熱處理工藝有兩種，原工藝為調質-定形，480℃x (10-12)h，空冷-中頻感應加熱淬火；改進工藝為調質：850℃x(8-9)h淬火，油冷，560℃x(10-12)h 回火，空冷，然后中頻感應加熱淬火硬化，取消定形處理。中頻感應加熱淬火硬化工藝為：電壓為750-780V，電流為200-210A，功率為150-160kW，淬火加熱時間為1min，冷卻時間為50s，冷卻液為15%(質量分數）AQ251冷卻液；回火工藝為360℃x10h，回火后空冷。

試驗表明，退火曲軸機加工后，表面殘留應力為拉應力，調質后變為壓應力。這是由于曲軸直徑大，加熱時不易整體溫度均勻，工件表面與心部存在較大冷速溫差，工件表面和心部溫度和組織均差異較大，并產生較大的熱應力和組織應力。當直徑大時，表面殘留應力以熱應力為主。定形處理目的是消除或降低殘留拉應力，但曲軸調質后，表面處于壓應力狀態，機加工后雖有拉應力產生，但拉應力較弱，定工件表面仍為壓應力狀態，因而定形處理失去作用；定形處理可使壓應力減少10OMPa左右，隨后機加工又出現拉應力，使工件中頻感應加熱淬火前處于拉力狀態，這對中頻感應加熱淬火硬化不利，增大了工件畸變和校正工作量。試驗表明，調質處理后，工件在約15mm內呈壓應力狀態，隨后轉變為拉應力狀態，而且工件表面和心部硬度差異較大，表明曲軸淬火未淬透，其殘留應力較復雜。對于尺寸為直徑220mm的大型曲軸，其殘余應力受熱應力和組織應力復合作用，但以熱應力為主，結果表層為壓應力，次表層呈拉應力。通過試驗我們得知中頻感應加熱淬火硬化后，在表層8mm內，壓應力達420MPa左右，然后逐漸轉變為拉應力，壓應力最深度層約為13nm。

采用改進熱處理工藝取消定形處理后，曲軸畸變量≤1.0mm的占89%，優于原熱處理工藝，工件校直率約11%，也較原工藝低（原工藝為15%);并且，由于取消了定形處理，生產成本下降，技術經濟效益明顯。

好了，本文簡單說了曲軸中頻熱處理產生殘留應力的原因及改進的新工藝，小編更希望您能把這些應用到工作中去，生產出高質量的曲軸。說實話，曲軸在熱處理過程中還會產生其他缺陷，至于其他方面的缺陷，您可以多看看熱處理方面的書籍，相信您會有一定的收獲。