[其他]提高18Cr2Ni4WA钢曲轴疲劳强度的热处理

说明书

一种使１８Ｃｒ₂Ｎｉ₄ＷＡ钢曲轴的疲劳强度得到提高的热处理新工艺。１８Ｃｒ₂Ｎｉ₄ＷＡ钢热处理后的疲劳强度低的问题是国内外长期没能解决的技术问题，热处理后σ₁达不到５０ｋｇ／ｍｍ²，致使曲轴的使用寿命低。本发明是根据元素的含量，控制曲轴热处理在空气停留的时间而后入油冷却，而改变内部组织结构的一种热处理新工艺。其优点是：细化组织晶粒：提高疲劳强度；提高综合机械性能；延长工件的使用寿命；适用范围广。本发明还可用于计算机控制。

提高18Cr₂Ni₄WA钢曲轴疲劳强度的热处理工艺。

自五十年代以来，应用低碳合金结构钢18Cr₂Ni₄WA钢制造的柴油机曲轴，热处理工艺是加热至880℃±¹⁰→保温5小时15分→出炉空冷15分→热校直30分→空冷至室温。所得组织：粗大粒状贝氏体+少量低碳马氏体+低碳贝氏体，该工艺虽能达到机械性能要求、但疲劳强度低，σ_-1达不到技术要求的50kg/mm²，同时由于钢的化学成分是在一个范围内因此不同冶炼炉号的钢制做的曲轴的机械性能相差较大、大多只能达到标准的下限，因此曲轴在使用中经常出裂纹、严重磨损、甚至断裂。

本发明经专利、非专利文献检索，国内外均无此种方法，苏联在“МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕИТЕРМИЧИСКАЯОБРАБОТКА”杂志，自六十年代末至八十年代初报导过从冶金方面如净化钢等和提高回火温度方面提高曲轴的疲劳强度，美国工程索引八○年报导波兰采取降低淬火温火温度等手段提高曲轴钢的疲劳强度，国内大学研究机构从淬火温度和“C曲线”方面进行了大量实验，但疲劳强度均达不到50kg/mm²。

本发明是采用改变热处理工艺的方法来提高18Cr₂Ni₄WA钢曲轴的疲劳强度。根据材料的含碳量及合金元素量使工件在空气冷却停留的时间控制在25～70分钟之间（相当温度390℃～260℃）然后入油冷却，使其内部组织发生变化。热处理新工艺：升温至890℃→保温5小时15分→出炉空冷10分→热校直15分→空冷→入油冷却至室温。从出炉至入油之间的时间是可控的。根据“18Cr₂Ni₄WA钢元素含量与控温时间的关系表”可查出控制空冷时间。

18Cr₂Ni₄WA钢元素含量与控温时间的关系表

所得组织：低碳马氏体+下贝氏体+细小粒状贝氏体

本发明所达到的疲劳强度值（Φ102mm曲轴解剖值）为σ_-1≥52～60kg/mm²疲劳强度可控制在两个范围内：

1.根据“18Cr₂Ni₄WA钢元素含量与控制时间的关系表”查出的空冷时间，所达到的疲劳强度可控在σ_-1≥52～56kg/mm²。

2.根据工作状态和机械性能需要，缩短空冷时间，疲劳强度可控制在σ_-1≥56～60kg/mm²。

本发明的机械性能较已有技术的机械性有明显提高。

已有技术与本发明机械性能的比较