一种表面形变强化的非调质半轴制造方法技术

本发明专利技术公开了一种表面形变强化的非调质半轴制造方法，其中包括：原材料→控锻控冷→局部感应正火→机加工→表面感应淬火和回火→表面形变强化处理。采用38MnVS非调质钢作为半轴的原材料，通过控锻控冷工艺对非调质钢进行锻造成型，并在锻造后通过局部感应正火获得均匀的组织。然后通过机加工将半轴加工成型。对半轴表面进行感应淬火和回火。然后对其表面形变强化处理，即在室温下采用超声频率、高能量密度的冲击头对表面进行表面冲击强化，控制冲击头在工件表面的压入量，使表面产生形变强化层，控制表面的形变层深为20～100um，最后获得具有较好的组织均匀性和较好的疲劳性及耐磨性的非调质半轴。

【技术实现步骤摘要】
一种表面形变强化的非调质半轴制造方法
本专利技术涉及金属加工领域，具体涉及一种表面形变强化的非调质半轴制造方法。
技术介绍
随着汽车工业的发展，汽车零部件的材料选材特性越来越趋向于高性能、低能耗。目前，汽车半轴主要是采用调质钢制造，但是由于调质本身工序较为复杂，且在调质过程中耗能较大，污染较为严重，在淬火过程中零件容易出现变形和开裂的问题，所以非调质钢作为一种采用控锻控冷技术从而省去调质步骤的环保节能的低成本钢，逐渐被发展应用在汽车零部件中。由于非调质钢表面耐磨性和抗疲劳性能较差，所以通过采用适当的表面强化方法，使得非调质钢零件获得满足要求的性能。半轴零件作为传动轴的链接部位，需要较好的耐磨性和抗疲劳性能。通过对非调质钢半轴的表面进行形变强化，非调质钢半轴表面产生一层硬化层梯度，提升零件表面的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。通过这种半轴的制造方法，可以提高半轴表面的硬度和耐磨性，并且保持心部较高的韧性。使用冲击头对表面进行超声波冲击强化，这种表面机械强化不需要表面化学镀层或者其他元素的掺入，大大减少了成本和污染，提高了生产效率，大幅度提升非调质钢半轴的综合力学性能，实现良好的经济效益和环保效益。
技术实现思路
为了克服现有技术中的不足，本专利技术提供了一种表面形变强化的非调质半轴制造方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种表面形变强化的非调质半轴制造方法，包括以下步骤：（a）选取原材料；（b）控锻控冷；（c）局部感应正火；（d）机加工；（e）表面感应淬火和回火；（f）表面形变强化处理。作为优选，步骤（a）中所述的原材料为非调质钢。本专利技术采用的原材料直径为40～50mm。作为优选，步骤（b）中所述的控锻控冷中，控锻温度为1050～1200℃，控冷时将工件控冷，以1.5～3℃/s的冷却速度冷却至室温。作为优选，步骤（c）中所述的局部感应正火中，正火温度为850～920℃，在花键和杆部连接的位置，局部进行感应正火。作为优选，步骤（d）中通过机加工将工件加工为半轴，并使其表面粗糙度降到Ra2以下。本专利技术中通过机加工将工件加工为φ45mm的半轴。作为优选，步骤（e）中所述的表面感应淬火和回火，淬火加热温度为880～920℃，淬火后的控制硬化层深为3~3.5mm，并在5h之内，将其置于190～210℃下回火140～160min。感应淬火采用中频功率90~102kW，电流频率8.8~9.6kHZ，淬火加热温度900℃，并通过调节感应淬火参数调整硬化层深。为了释放淬火应力、进一步提高其强韧性。作为优选，步骤（f）中所述的表面形变强化，是在室温下采用超声频率、高能量密度的冲击头对表面进行表面冲击强化，通过控制冲击头在工件表面的压入量，使表面产生一定的形变强化层。作为优选，所述原材料的化学成分为：C：0.35～0.41wt％；Si：≤0.75wt％；S：0.03～0.06wt％；V：0.1～0.23wt％；Mn：1.25～1.58wt％；P：≤0.026wt％；Cr：≤0.25wt％，余量为Fe。作为优选，在室温下采用超声频率、高能量密度的冲击头对表面进行表面冲击强化，冲击电流为0.7~0.9A，通过控制冲击头在工件表面的压入量，使表面产生20～100um的形变强化层。作为优选，所述原材料为直径为40～50mm的圆柱形非调质钢。作为优选，通过上述方法制得的半轴心部为珠光体+铁素体，硬度为250~270HV，在半轴表面淬硬层组织为回火马氏体，最表面硬度为550~560HV，表面残余压应力为200~250MPa；表面经过形变强化处理后，细晶强化影响区的组织为晶粒细小且被挤压的马氏体，表面硬度为600~680HV，表面的残余压应力为600~700MPa。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术通过对制造方法的改进，使得最后制得的半轴具有良好的机械性能，其表面硬度可达600~680HV，表面的残余压应力可达600~700MPa。2、本专利技术中的控锻加热温度，使非调质钢中的微合金元素充分固溶入奥氏体，实现弥散析出强化。若温度过高，会造成奥氏体晶粒长大，晶粒粗化。温度过低，微合金元素未完全溶入，力学性能会降低。本专利技术中的控冷是调整冷速，使其获得均匀的铁素体和珠光体组织，获得良好的综合性能。3、本专利技术中的局部感应正火处理，是对花键和杆部连接的位置，通过局部的感应淬火来细化在锻造时候产生粗晶，提升材料的力学性能。4、本专利技术中的表面感应淬火和回火，是在表面快速加热进行淬火和回火，使得表面硬度和强度获得提升，表面残余压应力增加，能有效的抵消半轴零件运作过程中产生的拉应力。5、本专利技术中的表面形变强化方式，是对半轴表面进行机械强化，在室温下采用超声频率、高能量密度的冲击头对表面进行表面冲击强化，通过控制冲击头在工件表面的压入量，使非调质钢表面产生一层强度较高硬化形变层，使表面的晶粒变细，且表面具有残余压应力。同时使半轴表面有较好粗糙度，达到镜面加工的效果，大幅度提升材料的硬度、耐磨性和抗疲劳性能。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步描述：实施例1一种表面形变强化的非调质半轴制造方法，包括以下步骤：（a）选取原材料；（b）控锻控冷；（c）局部感应正火；（d）机加工；（e）表面感应淬火和回火；（f）表面形变强化处理。原材料采用直径为40mm的38MnVS非调质钢棒料，组成成分为：C：0.35wt％；Si：0.664wt％；S：0.03wt％；V：0.1wt％；Mn：1.25wt％；P：0.014wt％；Cr：0.15wt％；其余为Fe。控锻控冷中，控锻加热温度为1050℃；控冷为控制1.5℃/s的冷却速度冷却至室温。局部感应正火为对其花键部位进行感应正火，正火温度为850℃。然后进行机加工；对表面进行感应淬火，淬火加热温度为880℃，有效硬化层控制在3mm，并在190℃回火140min；对表面进行形变强化处理，电流采用0.7A，控制有效形变强化层为20um，强化处理后，半轴的表面硬度达到610~620HV，表面残余压应力为600~700MPa。实施例2一种表面形变强化的非调质半轴制造方法，包括以下步骤：（a）选取原材料；（b）控锻控冷；（c）局部感应正火；（d）机加工；（e）表面感应淬火和回火；（f）表面形变强化处理。原材料采用直径为40mm的38MnVS非调质钢棒料，组成成分为：C：0.35wt％；Si：0.664wt％；S：0.03wt％；V：0.1wt％；Mn：1.25wt％；P：0.014wt％；Cr：0.15wt％；其余为Fe。控锻控冷中，控锻加热温度为1050℃；控冷为控制1.5℃/s的冷却速度冷却至室温；局部感应正火为对其花键部位进行感应正火，正火温度850℃。然后进行机加工；对表面进行感应淬火，淬火加热温度为880℃，有效硬化层控制在3mm，并在190℃回火140min；对表面进行形变强化处理，电流采用0.8A，控制有效形变强化层为50um，强化处理后，半轴的表面硬度达到620~640HV，表面残余压应力为600~700MPa。实施例3一种表面形变强化的非调质半轴制造方法，包括以下步骤：（a）选取原材料；（b）控锻控冷；（c）局部感应正火；（d）机加工；（e）表面感应淬火和回火；（f）表面形变强化处理。原材料采用直径为40本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面形变强化的非调质半轴制造方法，其特征在于，包括以下步骤：（a）选取原材料；（b）控锻控冷；（c）局部感应正火；（d）机加工；（e）表面感应淬火和回火；（f）表面形变强化处理。

【技术特征摘要】
1.一种表面形变强化的非调质半轴制造方法，其特征在于，包括以下步骤：（a）选取原材料；（b）控锻控冷；（c）局部感应正火；（d）机加工；（e）表面感应淬火和回火；（f）表面形变强化处理。2.如权利要求1所述的表面形变强化的非调质半轴制造方法，其特征在于，步骤（a）中原材料为棒状非调质钢。3.如权利要求1所述的表面形变强化的非调质半轴制造方法，其特征在于，步骤（b）中所述的控锻控冷中，控锻温度为1050～1200℃，控冷时将工件控冷，以1～3℃/s的冷却速度冷却至室温。4.如权利要求1所述的表面形变强化的非调质半轴制造方法，其特征在于，步骤（c）中所述的局部感应正火中，正火温度为850～920℃，在花键和杆部连接的位置，局部进行感应正火。5.如权利要求1所述的表面形变强化的非调质半轴制造方法，其特征在于，步骤（d）中通过机加工将工件加工为半轴，并使其表面粗糙度降到Ra2以下。6.如权利要求1所述的表面形变强化的非调质半轴制造方法，其特征在于，步骤（e）中所述的表面感应淬火和回火，淬火加热温度为880～920℃，淬火后的控制硬化层深为3~3.5mm，并在5h之内，将其置于190～210...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵秀明，汪杨鑫，王安祥，陈鸿键，毛向阳，赵灿，杨周，刘凯旋，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32