几种国产汽车半轴的选材，技术条件及热处理
半轴的热处理
1、热处理流程
半轴加工路线：下料→ 锻造→退火 → 仿形加工 →调质 →铣花键 →表面淬火、高 温回火、低温二次回火 →校直 →检验。
2、热处理步骤的目的与注意事项
一、（1）退火 退火目的：均匀钢的化学成分及组织，细化晶粒，调整 硬度，消除内应力和加工硬化，改善钢的成形及切削加工 性能，并为淬火作好组织准备。 （2） 加热温度 合金钢完全退火温度一般为： Ac3+(50-70) 综合考虑，最终选择加热 温度为840℃
（3）表面淬火
表面淬火是将钢件的表面层淬透到一定的深度， 而心部分仍保持未淬火状态的一种局部淬火的方 法
1、目的：获得高硬度，高耐磨性的表面，而心部仍然保持 原有的良好韧性 2、方法：表面淬火时通过快速加热，使钢件表面很快到淬 火的温度，在热量来不及穿到工件心部就立即冷却，实现 局部淬火。
注： 采取表面淬火的原因：对于截面受力不均匀的零件，承受扭转和弯曲应 力的轴，受力较大的表面区有较好的性能，心部要求可低一点，则不要求全
汽车半轴的工作条件与磨损情况分析
• 半轴的工作条件：半轴在工作时主要承受扭转力矩和反复变曲以及一 定的冲击载荷。例如：当汽车在启动或上坡时，扭矩很大，特别在紧 急制动或行驶在不平坦的道路上时工作条件更为恶劣，半轴要承受冲 击、交变弯曲疲劳荷载和扭力的作用。 • 半轴的磨损情况分析：在通常情况下，半轴的寿命主要取决于花键齿 的抗压陷和耐磨损性能，但断裂现象也时有发生。例如：载重汽车最 容易损坏的部位是在轴的杆部和突缘的连接处，花键端以及花键与杆 部相连的部位（如图1）。在这些部位发生损坏时，一般为疲劳断裂。
过烧：制品超过烧成温度称为过烧。烧结温度过高和 （或）烧结时间过长致使产品最终性能恶化的烧结。 过 烧的制品易出现变形、尺寸不符合要求、坯体或釉面有气 泡等
二、调制处理
（1）淬火 1、淬火目的：提高工件的强度、硬度，是目前工业上强 化 钢铁工件的主要手段。 2、加热温度：亚共析钢淬火加热温度为： Ac3 +（30~50） 综合考虑，最终选择加热温度为：880 ℃。 3、保温时间：半轴是中小工件，所以炉温到温后的保持 时间用经验公式计算： t=aKD≈90min （省略计算） 注：t----保温时间（min） a----加热系数（min/mm） K----工件加热时的修正系数 D----工件的有效厚度（mm）
汽车半轴综合分析报告
10021332班 1002133201-1002133217
半轴简介
• 汽车半轴是驱动车轮转动的直接驱动零件，也是汽车后 桥中的重要受力部件。汽车运行时，发动机输出的扭矩 经过变速器、差速器和减速器传递给半轴，再由半轴传 给车轮，推动汽车行驶。
半轴的分类
1、 现代汽车常用的半轴，根据其支承型式不同， 有全浮式和半浮式两种。 2、 全浮式半轴只传递转矩，不承受任何反力和 弯矩，因而广泛应用于各类汽车上。全浮式半轴 易于拆装，只需拧下半轴突缘上的螺栓即可抽出 半轴，而车轮与桥壳照样能支持汽车，从而给汽 车维护带来方便。 3、 半浮式半轴既传递扭矩又承受全部反力和弯 矩。它的支承结构简单、成本低，因而被广泛用 于反力弯矩较小的各类轿车上。但这种半轴支承 拆取麻烦，且汽车行驶中若半轴折断则易造成车 轮飞脱的危险。
4、冷却介质及淬火方式 介质：查阅资料，广泛应用于合金钢及小截面碳钢件的淬火 介质是全损耗系统用油。低温区冷速较慢，有利减小淬火 畸变、开裂倾向。 方式：垂直淬入冷却介质中，并上下或左右运动;带盘半轴应 盘面先淬入介质中，并上下或左右运动。
注：1、全损耗系统用油：是采用加氢高粘度矿物基础油，精选防锈、防老、抗 泡、抗氧化、抗磨修复等进口复合添加剂，科学配方调和而成，全损耗系统 油,机械油应用于对润滑油无特殊要求的全损耗系统用油。 2、全损耗系统用油的特点：
注：A为加热系数（根据炉型而定） D为工件有效厚度(mm) K为附加时间一般为10-20min
4、冷却方式 高温回火容易产生高温回火脆性。为了控制高温回火脆性， 回火后应进行快冷（水冷、油冷）。 5、低温二次回火 为了消除高温回火后，快冷时产生的应力，所以得再 进行一次低温回火。 低温回火的温度应不在产生高温回火脆性的脆化温度 区间（400~550 ℃ ），所以低温补充回火温度是340 ℃， 保温时间：2h。
注意：⑴较快的冷速会导致P片间距变小，出现S，造成硬度偏高，不利 切削加工。 ⑵较慢的冷速不但会导致P片间距增大，而且会出现大块F，使强 度、硬度降低，切削时“粘刀”，淬火时造成软点。
（4）缺陷产品处理方法
出现石墨化、过烧，不能返修，直接报废
石墨化：钢件在工作温度和应力长期作用下，会使碳 化物分解成游离的石墨，这个过程也是自发进行的，称为 P热强钢的石墨化过程、它不但消除了碳化物的作用，而 且石墨相当于钢中的小裂纹，使钢的强度和塑性显著降低 而引起钢件脆断。
1、根据工作条件和失效形式，半轴应具有良好 的综合力学性能。 2、硬度 心部在26~32HRC；表面在 50~60HRC，表面中频淬火的淬硬层深度6~8mm 3、疲劳极限 σ-1=440MPa 4、金相组织 表面回火索氏体+部分托氏体， 心部允许有8％左右的铁素体。
半轴的选材
• 根据半轴的工作条件，可知半轴要求要具有高的抗弯强度、疲劳强度 和较好的韧性。同时，因为汽车半轴是要求综合机械性能较高的零件， 通常选用调制钢制造。中、小型汽车的半轴一般用45钢、40Cr，而重 型汽车用40MnB、40CrNi或40CrMnMo等淬透性较高的合金钢制造。 （1）选择中碳的原因：低碳钢塑性好，但硬度较低，焊接性与冷冲压工 艺性很好。同时碳量过低，不易淬硬切回火后强度不够。不能承受高 抗弯强度、疲劳强度的工作环境。 高碳钢塑性差，硬度高，疲劳强度差，切削加工性能差，韧性低。不 适宜半轴需要较好韧性的条件。 （2）选择合金调制钢的原因：调质钢因为受力情况比较复杂，要求具有 高的综合机械性能，具有高的强度和良好的塑形、韧性。为了保证零 件整个截面机械性能的均匀性和高的强韧性，合金调质钢有很好的淬 透性。
温 度
880 ℃ ×90min
560 ℃×120min
340 ℃×120min
℃
42CrMo钢的调质工艺曲线
时间min
6、检验 外观：无裂纹，碰伤，变形量≤5％。 硬度：28~35HRC之间 金相组织：回火索氏体+心部3％的铁素体
（3）重型汽车选择高淬透性的合金调制钢的原因：这类钢的油淬临界直 径为60-100mm，主要是镍铬钢。镍、铬的适当配合可以大大提高淬 透性，并获得优良的机械性能。例如40CrNiMo钢，不但具有良好的 淬透性，还可以消除回火脆性，用于制造大截面，重载荷的重要零件。
（4）中、小型用45钢、40Cr钢的原因：这类钢的淬透直径为30-40mm以用45、40Cr 来制 造半轴
•
（图1）
半轴的失效形式
1、扭转疲劳断裂：零件在交变载荷下经过较长时间的工作而发生断裂的
现象
（偏心扭转弯曲载荷下的断口）
2、过量磨损：相互接触的金属表面相对运动时，表面不断发生损耗，使金属表面状态和尺 寸改变。 3、过量变形：半轴发生尺寸畸变或体积畸变（长大或缩小）和形状畸变（如弯曲或翘曲）
半轴的性能要求
具有良好的抗磨损性能，对机械系统提供良好的防护； 具有良好的氧化安定性，和抗泡性能 具有良好的剪切安定性，高温时提供有效的润滑保护 具有高粘度指数能保障良好的润滑性能。 具有优异的防锈性、防腐蚀性、抗磨修复性，提高机械运动部件使用 寿命。
5、缺陷产品的处理办法 硬度不足：进行高温回火、退火，消除应力，然后重 新加热淬火。 软点：欠热和冷却不均造成的软点，可以进行一次回 火，再重新加热，并用适当的淬火介质及方式进行淬火。 开裂：直接报废。
（3）保温时间
退火时间应考虑化学成分、原是组织、装炉量等因素。对 低合金钢，当装炉量不大时，可以根据经验公式： t=aD=90min t=（1.5~2）×46 =69~92min 低合金钢退火的冷却速度一般控制在：50~100 ℃/h。
注：（T——加热时间（min）； α——加热系数（min/mm）； D——工件有效厚度 （mm）。 ）
部淬透。
（3）回火
1、回火目的：减少或消除淬火应力，保证相应的组织转变， 提高钢的韧性和塑形，获得硬度、强度、塑性和韧性的适 当配合，以满足各种用途工件的性能要求。 2、回火温度：根据钢的力学性能要求与回火温度的关系， 回火温度取560℃左右。
3、回火时间： 确定回火时间的基本原则：保证工件透热和组织转变能充 分进行。 回火保持时间按经验公式：t=K+AD ≈120min