关于齿链轮毂淬火裂纹分析与预防

《关于齿链轮毂淬火裂纹分析与预防》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、关于齿链轮毂淬火裂纹分析与预防摘要：齿链轮毂是各种工程机械后桥箱内的广泛应用的最终传动部件。齿链轮毂在工作时不仅要承受较大的传递转矩和力，并且其工作环境一般都比较恶劣。因此这就需要齿链轮毂具有非常良好的性能，齿链轮毂的淬火热处理是保证其质量的关键所在。关键词：齿链；轮毂；淬火裂纹；分析引言齿链轮毂广泛应用于各种农用、工程机械的后桥箱内，位于动力传递的最终传动部位。常规传动为发动机传出动力经过液力变矩器传到制动总成，然后经过一级、二级齿轮减速传递到齿轮毂上，齿轮毂通过花键与链轮毂配合，将动力传递给链轮毂。最终链轮毂将动力传递到链轮上带动履带板行走。

2、像推土机一样的工程机械其作业环境较为复杂，行走于山石、沙漠、沼泽等恶劣环境中，在作业过程中齿链轮毂要传递较大的转矩动力。不仅齿链轮毂整体需要较高的综合力学性能，同时花键部要具有较高的耐磨性能，因此齿链轮毂的热处理质量直接影响到终传动核心产品的质量。1.齿链轮毂淬火裂纹1.1.齿链轮毂裂纹5通过研究发现齿链轮毂裂纹的产生主要与产品的设计结构、材料的合金成分、热处理工艺温度、淬火方式及淬火冷却介质类型等方面有着直接的关系。选用2H钢，热处理工艺为840℃保温2h水淬，采用高温回火后发现批量性裂纹，该裂纹型态为沿连接盘纵向劈裂式开裂，且裂纹延伸较长。齿

3、链轮毂各种调质裂纹1.2.齿链轮毂裂纹分析齿链轮毂产生裂纹的原因包括材料成分、工件产品设计结构、加热炉内温度不均匀、淬火冷却介质选择不当、合金元素超标的影响、铸造缺陷等。材料成分及合金元素的含量是造成淬火裂纹的重要因素之一，含碳量（质量分数）在0.45%～0.55%之间，Ac3线会出现一个陡降的低谷。2H钢碳含量（质量分数）在0.40%～0.47%之间，若含碳量在下限0.40%～0.45%之间，宜采用工艺上限温度淬火。若含碳量在上限处于Ac3线的陡降低谷区间，若采用加热上限易造成淬火裂纹，该种情况宜采用工艺下限温度淬火。当然采用日本2H钢含碳量处

4、在Ac3低谷区间的情况相对较少，但在生产上是造成淬火裂纹的原因之一，不容忽视。5目前调质淬火加热炉多数采用箱式电阻炉和台车炉，由于密封性相对较差，在加热过程中炉门口温度相对炉膛内部有一定的差别，超过±15℃以上就会对炉内工件有影响。由于靠近炉门口的工件温度相对其他工件温度较低，在出炉淬火过程中造成应力不均，极易造成淬火裂纹。不同材质的DI值不同，淬火过程中温度和淬火冷却介质的合理选择至关重要。即使同种材料，其合金成分不同，加热温度和淬火冷却介质也应慎重选择。根据服役条件要求轮毂采用2H钢材的DI值在50～70mm，温度采用工艺下限，采用水淬，如果

5、温度过高可造成晶粒粗大，淬火应力较大，造成淬火裂纹。合金元素的超标问题也是引起齿链轮毂裂纹的一大主因。近年来，由于B超标引起的批量裂纹时有发生，属于微量元素的B就可成倍地增加钢的淬透性，同时B还有促使晶粒长大的倾向。B超标的原料主要来源于像链轨节之类含B量较高的下脚料。某链轮毂采用820℃，保温105min，水淬搅拌，高温回火，由于材料中含超量的B元素（经化验B含量在超过要求上限）导致裂纹。后经调整工艺采用870℃，保温2h，搅拌油冷，压力为0.22MPa×2，高温回火后，同样出现裂纹。经检测，在距表面22mm（心部）为马氏体+少量铁素体组织，硬

6、度58.5HRC，显然心部已淬透。齿链轮毂在进行调质淬火前的原始组织对淬火裂纹有很大的影响。调质淬火前如果没有正确的预备5热处理工序或遗漏，很易造成淬火裂纹。工程结构钢在铸造冷却后往往有晶粒粗大、偏析、成分不均匀等不利因素的存在，如果未进行预备热处理，淬火后将得到晶粒粗大的马氏体，造成脆性增加。成分的不均匀性将导致淬火应力的不均匀，大大增加了淬火裂纹的倾向。铸造过程中由于型砂原因或操作不当容易造成砂眼；由于排气不畅，水分过多等因素容易造成气孔的形成。另外，还有疏松、偏析、裂痕等缺陷都是引发淬火裂纹产生的直接根源。2.齿链轮毂淬火裂纹的预防采用亚温

7、淬火例如对于由2H材质铸造的齿链轮毂，在调质淬火时采用亚温淬火工艺，采取工艺下限温度保温时间应据齿链轮毂的型号尺寸确定，淬火水温控制在25～40℃进行淬火。回火时应避免二次硬化现象。该温度恰好处于Ac3附近，可保留部分未溶铁素体，同时亚温淬火可细化奥氏体晶粒。冷却后得到马氏体晶粒度也较细小，从而减少内应力，可有效防止裂纹的产生。淬火时采用预冷淬火，或采取保护措施对结构设计复杂，存在凹槽、工艺孔、壁厚设计在危险尺寸范围内的齿链轮毂，出炉淬火时采用预冷淬火，可防止淬火裂纹的发生，预冷时靠肉眼观测到复杂结构处或工件表面处于暗红状态（此时温度约在Ac3线

8、）时可浸水淬火。必要时可减少搅拌水泵，降低淬火的冷却能力。另外，在凹槽、工艺孔处采用耐火泥、胶泥等封堵，也可减少淬火裂纹的产生。设计时避