细长轴真空淬火新工艺

■ 呼金明

我厂某产品所用细长轴采用转炉加热淬火，有不同程度的加热淬火变形，校直工作量大。

我们研究应用VQO2-100真空炉淬火设备取代转炉用于该工件加热淬火，从而使工件热处理硬度更均匀，表面光洁无氧化，解决热处理变形量大的问题，工作环境得到改善。

1. 工艺原理

（1）细长轴外形细长（见图1），以往采用转炉加热淬火，在炉内回转加热与出炉淬火过程中，细杆部出现程度不同的翘曲变形，校直困难致使报废。

（2）VQO2-100双室高真空炉盒装件取代转炉散装加热，实现了细长轴高真空加热淬火，工件表面光洁无氧化，硬度更均匀，热处理无明显变形。工件校直合格率100%。

2. 高真空加热淬火新工艺

细长轴外形为细长杆状，热处理是在成形后进行，表面不允许氧化脱碳，采用转炉丙烷气氛保护加热，虽防止了淬火加热氧化脱碳，但工件细杆部热处理变形问题不同程度存在，热后校直工作量大，热后变形较大件校直废品率高达1.5%。

图1 细长轴示意

采用VQO2-100双室高真空炉取代转炉，实现了该工件高真空加热淬火，内外质量均显著改善，能够有效解决热处理变形报废问题。

3. 采用高真空加热淬火新工艺可行性分析

VQO2-100双室高真空炉在＜10Pa真空度下，完全满足工件无氧化脱碳加热淬火要求；另外，新设备工艺参数设为程序自动控制，能排除人为不确定因素影响；控温系统采用PID调解自动控温，炉温均匀度保证在±3℃，工件靠程序控制在淬火温度均匀受热，热处理硬度散差小，表面光洁无氧化。

对于细长轴，采用料盒工装装件加热淬火，有效保证出炉工件无表面降温、淬火硬度不均问题，热处理变形小。

4. 细长轴高真空加热淬火新工艺方案

通过热处理工艺试验与试生产，改进并推出细长轴真空加热淬火新工艺。

（1）设备选择：VOQ2-100高真空双室淬火炉。

（2）设计加工真空加热工装，改转炉散装加热淬火为真空炉料盒装件平放加热辅具上加热淬火，其中，支座1套，不锈钢料盘20个，结构如图2所示。

（3）淬火冷却介质：KR328真空淬火油，使用温度20～70℃。

（4）装炉方式： 240～260件/盒，共10～20盒，1000～3000件/炉。

（5）工件分层平放，将工件头部与细杆部相间平摆于料盒，保证无翘出件。

（6）针对真空加热传热慢，为确保工件受热均匀，组织良好，调试工艺参数，将淬火加热时间由转炉的15min，改为60～80min，保温时间由原来的30min改为60min。真空油温升至20℃后，选择自动按钮，自动取料、入油淬火。

图2 真空炉料盒

图3 细长轴热处理工艺参数

（7）回火设备为RJ-35-6强对流井式回火炉，装炉量1000～3000件，回火温度：200℃±10℃，保温时间：1.5～2h。细长轴真空热处理新工艺参数如图3所示。

5. 批量工艺验证

2017年1月初进行批量生产验证，工装装量：240～260件/盒，2453件/炉。淬火工艺：850～870℃×60min；回火工艺：190～210℃×90～120min。测试硬度46～50HRC，表面光亮，无翘曲，金相检验为回火屈氏体。

该批细长轴经验证，热处理硬度在产品要求44～50HRC范围，金相组织合格，说明热处理工艺正确可行。

6. 结语

（1）试验与试生产表明，细长轴100%硬度检测，全部为47～52HRC，满足产品设计要求。热处理后表面光洁无氧化，热处理后无明显变形，合格率100%，从根本解决了由于变形报废的问题。

（2）采用VOQ2-100高真空炉取代转炉，成功用于细长轴加热淬火批量生产以来，不仅热处理内外在质量显著提高，而且极大改善了作业环境，降低了工人劳动强度。