斯太爾重型汽車總成中的42CrMo鋼平衡軸鍛件（如圖1）長期以來按下列工藝流程進行生產：下料→中頻加熱→滾鍛→成型→切邊→熱校正→調質→噴丸→探傷→刷漆。ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
 ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE

ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
圖1 平衡軸鍛件簡圖ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE

為了滿足該產品的使用性能，要求該鍛件經調質熱處理后應達到：硬度為28-34 HRC；表面（間隔表面1-4mm）的回火索氏體級別為1-2級，心部（間隔表面≥20mm）的回火索氏體級別為1-5級；間隔表面15mm處的抗拉強度（σb）為900-1050Mpa。ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
平衡軸鍛件原來的常規熱處理工藝見圖2。熱處理設備為周期式臺車自然氣加熱爐。多件（8-12件/框）產品經850±10℃加熱保溫后連框一起淬進活動的自來水介質中冷卻，然后進行回火。該產品熱處理后出現的題目較多，主要表現在：ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
（1）同一件和不同件產品其淬火硬度較低且不均勻，多數為35-48HRC，硬度不均度達10HRC以上；ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
（2）回火后的同一件和不同件產品，硬度高低不等，返工率較大；ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
（3）產品表面和心部的回火索氏體級別多數分別為3-4級和6-7級，達不到技術要求；ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
（4）產品次表面的抗拉強度（σb）多為830-890Mpa，達不到技術要求；ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
(5)部分產品熱處理后經探傷檢查發現有裂紋,造成報廢損失;ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
（6）產品表面的氧化脫碳十分嚴重，脫碳層達0.25mm以上，影響使用性能；ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
（7）熱處理生產能力與鑄造生產能力極不匹配，產量很低，嚴重影響生產任務的完成；ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
 ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE

ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
圖2 平衡軸常規熱處理工藝曲線ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE

因此，為了解決上述題目，在保證產品質量的條件下，鑒戒國內某大型曲軸廠40Cr曲軸鑄造余熱淬火穩定應用八年以上的成功經驗，對42CrMo鋼平衡軸鍛件進行了鑄造余熱淬火的試驗及批量生產，取得了可喜的成果。ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
1 淬火介質與冷卻循環裝置ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
1.1 淬火介質及冷卻性能ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
因鑄造余熱淬火可明顯地進步鋼的淬透性，為了保證產品的金相組織、抗拉強度等指標合格并防止產生淬火裂紋，選用其高溫階段（800-400℃）的冷卻性能類似于水、低溫階段（800-300℃）的冷卻性能類似于油而真正能代油的海益PAG淬火劑用于平衡軸鍛件的鑄造余熱淬火冷卻。ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
根據40Cr曲軸鑄造余熱淬火應用PAG淬火劑的成功實例，結合平衡軸鍛件的外形和尺寸大小，經試驗確定海益PAG淬火液的濃度為10±1%，其冷卻性能 如表1ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE

表1 海益PAG型淬火液的冷卻性能ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE

與常規熱處理相比，海益PAG淬火液在淬火冷卻馬氏體轉變期間的冷卻緩慢(類似于超速淬火油),可降低淬火開裂的傾向，而特性溫度進步很多，高溫冷卻能力大。 ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
1.2 淬火冷卻循環裝置ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
海益PAG淬火劑的使用要素主要有：濃度、液溫、攪拌。由表1可見，在濃度和攪拌一定的情況下，液溫的的波動變化對淬火液的冷卻性能影響較大，從而影響鋼件的淬火質量。為了穩定產品熱處理質量，應將液溫控制在較小的波動范圍內（最佳為：30-40℃）。另一方面，在濃度和液溫一定的情況下，對淬火液進行循環攪拌，不但可改善進步工件的淬火冷卻均勻性，而且可延長淬火液的使用壽命。因此，設計了一套PAG淬火液冷卻循環攪拌裝置（如圖3）。ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
 ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE

ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
圖3 PAG淬火液冷卻循環示意圖ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE

該裝置的明顯特點是冷卻降溫換熱設備采用目前國內外先進的“空氣冷卻器”，淘汰傳統的修建水池和購置冷卻塔及板式或羅旋換熱器用自來水進行的二次換熱。熱的淬火液由一定流量和揚程的管道泵抽至空冷器經冷卻后流至淬火槽，然后利用高差又溢流回循環儲液槽。為了增加淬火液的攪拌效果，在淬火槽旁又增加了一臺流量為50M3//h的管道泵進行自循環變頻攪拌（攪拌烈度可調）。ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
2生產工序流程及余熱淬火工藝ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
根據鍛熱淬火的特點，將該鍛件的生產工藝流程和熱處理工藝進行了修改。ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
2.1 生產工藝流程ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
下料→中頻加熱→滾鍛→成型→切邊→熱校正→余熱淬火→抽檢硬度→回火→100%硬度檢查→金相和機械性能檢查→噴丸→100%探傷→刷漆。ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
2.2 平衡軸鑄造余熱淬火熱處理工藝的特點 ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
通過正交試驗，優選出的平衡軸鍛件鑄造余熱淬火熱處理工藝如圖4。因鑄造溫度和鑄造后淬火前的停留時間對鍛熱效果影響較大，為了保存高溫形變鍛熱淬火的強韌化效果，將鑄造加熱溫度由原來的1150-1180℃調整為1100±10℃，并將鑄造后至淬火冷卻的停留時間控制在40秒以內，用紅外線丈量進液淬火前的溫度為780-820℃;采用帶噴淋功能的空氣冷卻器將淬火液溫控制在≤45℃，并對工件進液后的整個冷卻階段的攪拌烈度進行調整控制，即工件進液后一分鐘內采用大的攪拌烈度，然后緩慢攪拌，大約6-8分鐘后將工件提出淬火液進爐回火。ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
另外，平衡軸鍛熱淬火與常規淬火工藝相比,當兩者的回火硬度相同時,其前者的回火溫度較后者進步了30℃以上,表明鍛熱淬火比常規淬火具有更高的回火抗力。ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
 ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE

ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
圖4 平衡軸鍛熱淬火熱處理工藝曲線ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE

3 鍛熱淬火的效果對比及分析ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
2.3 平衡軸鍛后淬火熱處理質量檢驗方法ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
按圖1規定的部位，對鍛熱淬火回火后的產品經加工往除表面氧化脫碳層后，分別采用HR-150A型洛氏硬度計和HB-3000型布氏硬度計檢測距φ120桿部兩端面60-100mm圓周處的硬度；對回火后的產品抽樣在距φ120桿部端面100mm位置處垂直軸線截取試樣并按GB/T13220-91標準進行金相組織檢查；每批產品抽樣在圖1φ120桿部處距表面15mm截取制成拉伸短試樣，在萬能試驗機上測試抗拉強度；采用CJW-4000型磁粉探傷機對鍛熱淬火回火后的產品經噴丸后100%地進行分段復合磁化，檢查平衡軸鍛件的周向和縱向裂紋缺陷。ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
2.4 綜合效果對比及分析ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
與常規熱處理相比，平衡軸鍛件經鍛熱淬火及回火后的相關質量檢查結果和綜合效果對比見表2。ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE

表2 平衡軸鍛熱淬火與常規熱處理綜合對比結果ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
@：同一熔煉爐號、同一熱處理工藝和不同熱處理爐次ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
 ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE

由于鍛熱淬火進步了鋼材的淬透性和組織結構的變化(馬氏體細化、缺陷密度的增加以及碳化物的彌散析出等)，使其淬火硬度、金相組織、機械性能等都較常規熱處理有很大的進步。另一方面，在鍛熱淬火進步鋼材淬透性的基礎上，單件產品在蒸汽膜較短的海益PAG淬火液中進行均勻地淬火冷卻（原工藝是多件產品堆積地在蒸汽膜較長的自來水中冷卻），是進步硬度均勻性的主要原因。ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
在原材料優質的情況下,平衡軸鍛件批量地采用鍛熱淬火熱處理后經檢查,未發現開裂現象。一定濃度的海益PAG淬火液特有的冷卻性能（在鋼件的Ms-Mf區間冷卻緩慢）和淬火后盡快進爐回火是防止鋼件產生淬火裂紋的有效措施。ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
因采用鍛熱淬火而省往常規熱處理的重新高溫長時間加熱，不但可減少鋼件的氧花損失及脫碳，因減少表面缺陷而進步使用性能，而且可節省大量的能源消耗、節省設備和人力。與原來相比，每件降低本錢約15元/件，在現有鑄造生產能力下，全年共節約70萬元以上，創造了巨大的經濟效益。ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
值得一提的是，將余熱淬火工序安排在產品鑄造生產線上形成一條龍的流水線連續生產，使熱處理生產能力與鑄造生產能力同步合拍，其平衡軸鍛件熱處理的生產率較原來進步了150%以上，保證了生產任務的順利完成。ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
4 結束語ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
通過改變生產工藝流程，對平衡軸鍛件采用鑄造余熱淬火熱處理，已批量地生產了五萬多件產品，解決了原來常規熱處理中存在的題目，明顯地進步了產品的熱處理質量和使用性能，不僅大大降低了生產本錢和獲得了可觀的經濟效益，而且還進步了生產率。特別留意的是，對于眾多能采用鑄造余熱淬火的鋼件，為了保證和穩定產品質量，首先應嚴格控制原材料的質量（化學成分，夾雜物、疏松、偏析、縮孔、氣泡、白點、表面發紋等低倍缺陷等），重視鋼料的進廠驗收和按鋼廠的熔煉爐號進行分爐治理。另外，將淬火槽和連續式回火爐安排在鑄造生產線上也是必不可少的。ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
 ArY熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE