汽车前轴热处理变形分析

匡彦 罗瑞雪 贾志强

摘 要：汽车前轴是一种比较大型的杆类锻件，对其进行锻造特处理之后，常会出现扭曲变形等问题，对于产品的加工是极为不利的。所以就要通过人工等方面对这种变形扭曲进行纠正。本文就汽车前轴热处理变形情况进行简要的分析与论述。

关键词：汽车；前轴；热处理；变形

对于汽车前轴热处理之后产生的变形问题，要进行科学有效的处理，就必须要明显变形量的主要来源，对热处理的过程进行科学的处理，进而对前轴热变形量进行科学的分析，从而减少在处理过程中相关材料的消耗，保证热处理能够实现较高的质量以及效果。

一、汽车前轴变形量的主要来源

对于汽车前轴热处理的变形问题而言，其变形量主要从两个方面而来的，首先是应力造成的变形，其次就是马氏体相变导致出现变形问题。

应力可以分为热应力与相变能力，之所以会出现热应力，主要是因为零件受到的温度是不均匀的，这在淬火问题上表现得是最为明显的。表面上最先受冷的位置，其体积会出现收缩，出现拉应力，进而出现淬裂的情况。

马氏体相变零件的体积如果变大，也会出现变形、应力的问题。对于淬火的零件，由于马氏体相变并不是均匀的，其取向也呈现出不规则的情况，因此会产生比较大的内应力，在应力作用下，零件内部就会发生畸变的情况，进而出现裂缝等，结果导致前轴的形态与之前设计的图纸不相同。

本次研究中，有以下几个方面因素是对汽车前轴热处理过程变形产生重要影响的，下面就具体进行分析。

（一）锻体自身的特点

在制作汽车前轴时，如果使用的是圆钢锻造，由于圆钢的成分不够均匀，会出现偏析的情况，其内部存在不足，会使锻造出现不均匀的变形。在检测不同位置成分、硬度金相等时可以发现，有淬透层深度金相转变的差异，会影响锻件的变形。

（二）摆放形式

锻件在锻造之后，其温度依旧比较高，并且要比再结晶温度高出很多，在高温情况下，锻件在持续应力的影响会出现蠕变[1]，如果在摆放时方式不正确，就不能在短时间内快速的冷却，也容易出现变形问题。

（三）淬火入水的形式

当前淬火入水主要有两种形式，分别是链式连续炉水平入水以及悬挂式落水的方法。

（四）冷却的速度、时间以及均匀性

变形量会受到冷却速度的影响，冷却的速度过慢，产生的热应力会越小，变形量也比较小，但是这对于马氏体转变的出现是不利的，因此需要选择合适的冷却速度，一般冷却的速度可以通过对淬火液浓度以及温度等进行调节，从而确定。

对工件进行冷却时，最好是将工件对称悬挂在冷却池中[2]，并且保证工件与冷却池底是有距离的，工件的每一个位置都会均匀流速的冷却液通过，其对流换热的系数是比较靠近的。如果工件两侧冷却不够均匀，就容易出现变形问题。

冷却时间的长短对于变形也会产生影响，冷却时间过长或者过短都是极为不利的，需要结合实际情况对冷却的速度进行确定，进而明确冷却的具体时间。

二、汽车前轴热处理变形的控制方法

在对汽车前轴热处理产生的变形进行控制管理时，需要依据上述4点影响因素进行针对性的分析，在控制过程中需要将相关参数保持一致，这样变形量就会减小很多。

尽管变形会受到很多因素的影响，但是经过分析，其中最为重要的就是冷却的速度和均匀性。

首先，对于冷却速度。通常而言，冷却的速度慢，变形量就会小。因此一般油淬产生的变形量就要明显小于水淬，空气冷却产生的变形量也要明显小于油冷产生的变形量。PAG的浓度越大，变形量就越小。冷却速度大，会产生大的应力，也就容易出现变形的问题，严重的甚至会出现裂纹等。如果冷却的速度小，唯一一点不足就是马氏体转变不容易出现。所以在确定冷却速度时，还需要保证其冷却速度能够形成马氏体转变。此外，还需要选择淬透性比较好的材料，对于淬透性而言，材料中成分的产生的影响要明显比冷却速度大，这就可以将冷却的速度适当的减少，进而使变形量也减少。

控制冷却速度时，可以通过对介质浓度、温度以及搅拌的速度进行调节而实现。工件淬火温度对变形量以及淬透层深度产生影响是比较微小的。不同的材料都有其最为合适的淬火问题，因此可以结合公认的相关参数进行热处理工艺的操作。

其次，对于冷却均匀性。冷却均匀性是必须要提高重视的一点问题，冷却时应该使用上面提到的得方式，将将工件对称悬挂在冷却池中，并且保证工件与冷却池底是有距离的，工件的每一个位置都会均匀流速的冷却液通过，其对流换热的系数是比较靠近的。如果企业的条件无法满足这一冷却方式的实现，也要在冷却零件时，让零件保持好的姿势，从而使冷却更加均匀。

三、相变发生研究

当对钢进行加热，使其完成奥氏体化，然后迅速进行冷却成马氏体转变温度以下，就是发生了相变。

奥氏體转变是有过错的，淬火之前需要保温，但是时间不能过长，否则奥氏体的晶粒就会变大，影响性能。如果保温时间太短，是不利于奥氏体化以及马氏体转变的[3]。

因此在热处理时，需要对炉体温度、介质温度、流速进行有效的控制，通过反复的试验确定不同变量系数，以及变量对产品可能产生的影响，进而会热处理变量进行调整，使产品的性能需要得到满足。

四、结语

总之，在对汽车前轴热处理变形进行控制时，需要从多个方面的因素进行分析，如锻造自身特点、摆放方式、淬火入水形式、冷却的速度、时间以及均匀性等，其中要重点研究冷却的速度与均匀性，采用合适的材料，控制好冷却的速度，保证零部件能够被均匀的冷却，避免汽车前轴出现变形、裂纹等问题，提高汽车前轴的整体质量，使其更好地应用到汽车生产制造中，从而为人民群众提供更高质量的汽车产品。

参考文献：

[1]武络，宫显宇，韩海河，王文清，尚利平，胡小刚.重型载货汽车前轴锻件热处理工艺仿真分析[J].金属加工（热加工），2015，（07）：3841.

[2]金林奎，赵建国，王春亮，邓永玖.20CrMnTi钢汽车齿轮热处理变形分析及控制[J].金属加工（热加工），2015，（S2）：6972.

[3]王洪强，姬程程，夏华.汽车前轴辊锻模的失效形式与修复方法[J].精密成形工程，2012，4（02）：4041+53.