车辆零件热处理与修复技术

机械零件大部分需要经过热处理，尤其是车辆零件，根据工况不同，零件材料不同以及精度要求不同，车辆零件的热处理工艺以及产品寿命都有明显差别。作者汇集几十年一线工作经验，通过大量实例，展现不同工况下车辆零件的处理方法以及参数选择不同而导致的不同的表面质量参数和产品寿命的变化。

本书主要介绍了车辆零件热处理基础，轴类、曲轴、凸轮轴及其他车辆零件的热处理生产实例，车辆零件热处理缺陷分析和车辆零件热处理电源、机床及工装夹具。本书既注重原理阐述，更着眼于应用技术案例介绍，在《车辆零件热处理技术及应用实例》的基础上进行了合理的归类。同时增加了近年来的工艺研究的案例，并配有丰富的图表实例，实用性、针对性强，可用来指导工艺编制、生产调整等。 本书可供从事金属材料及感应热处理工艺、装备设计、电气设计的技术人员及其他有相关操作的人员阅读，也可供大专院校金属热处理专业的师生参考。

孔春花，一拖集团工艺材料研究所，主任，高级工程师，1989年6月毕业于中国矿业大学机械系金属材料及热处理专业，同年被分配至一拖集团公司工艺材料研究所工作至今，一直在工艺材料研究所高频试验室从事热处理方面的科研、设计、特种工艺管理、新产品的试制及淬火感应器及工装的设计等工作。现任室主任、高级工程师。

第1章车辆零件热处理基础1
1.1热处理一般常识1
1.1.1热处理常用术语1
1.1.2金属热处理的工艺7
1.1.3钢的分类14
1.1.4金属材料的力学性能15
1.1.5热处理变形的预防16
1.2感应热处理一般常识16
1.2.1感应热处理原理17
1.2.2高、中、超音频电流17
1.2.3感应淬火最常用的钢号17
1.2.4感应淬火对用钢的要求18
1.2.5感应淬火的工艺控制18
1.2.6感应淬火有效热的形成与测算21
1.2.7影响感应淬火零件力学性能的因素24
第2章轴类零件热处理实例28
2.1驱动轴类零件33
2.1.1零件号为5127290的动力输出从动轴33
2.1.2卡特皮勒公司零件号为147-3310的驱动轴35
2.2花键轴类零件(机油泵传动轴零件)42
2.3十字轴类零件44
2.3.1长叉轴、短叉轴所用材料及工艺44
2.3.2频率的选择44
2.3.3工艺方案的确定45
2.3.4结论45
2.4空心轴类零件45
2.4.1简介46
2.4.2LF80-90主离合器轴所用材料及工艺46
2.4.3结论49
2.5细长轴类零件49
2.5.1所用材料及工艺50
2.5.2采用的淬火工艺50
2.6多台阶大变径轴类零件53
2.6.1动力输出从动轴55
2.6.2前驱动轴66
2.7内摇臂轴类零件70
2.7.1概述70
2.7.2淬火工艺改进71
2.7.3工艺试验结果分析72
2.7.4金相检验结果72
2.8半轴类零件72
2.8.1叉车桥半轴的热处理工艺74
2.8.2汽车、拖拉机半轴的热处理77
2.9机油泵主动轴零件79
2.9.1所用材料及技术要求79
2.9.2高频淬火工艺79
2.10空心摇臂轴零件80
2.10.1所用材料及技术要求80
2.10.2高频淬火工艺81
2.11小四轮拖拉机前桥销轴零件81
2.11.120Cr前桥销轴热处理工艺81
2.11.2前桥销轴材料及热处理工艺改进82
2.12长杆轴零件83
2.12.1所用材料及技术要求83
2.12.2中频淬火工艺84
2.13台车轮轴零件85
2.13.1台车轮轴技术要求85
2.13.2台车轮轴淬火工艺改进85
2.14差速锁板叉轴零件87
2.14.1差速锁板叉轴零件技术要求87
2.14.2差速锁板叉轴零件高频淬火工艺88
2.14.3淬火结果检验88
2.15大轮拖驱动轮轴零件88
2.15.1国内外技术现状及存在的问题90
2.15.2项目性能指标要求及技术难点92
2.15.3驱动轮轴三种材料选择及理化检验93
2.15.4七种结构驱动轮轴零件的感应淬火工艺研究98
2.15.5一种结构三种材料驱动轮轴的感应淬火工艺研究110
2.15.6工艺轴的静扭试验及淬火工艺113
2.15.71604驱动轮轴CAE(计算机辅助工程)分析123
2.15.8驱动轮轴零件装车试验研究131
2.15.9驱动轮轴锁紧螺纹孔承载能力试验研究132
2.15.10成果的优选性和应用效果135
2.16动力输出轴头零件138
2.16.1动力输出轴头零件技术要求138
2.16.2动力输出轴头零件感应淬火工艺138
2.17支架销零件139
2.17.1支架销零件技术要求139
2.17.2支架销零件热处理工艺140
2.18提升轴零件142
2.18.1提升轴零件所用材料及其工艺142
2.18.2工艺试验结果分析143
2.18.3结论144
2.1940Cr拐轴零件144
2.19.1前言144
2.19.2工艺试验145
2.19.3结论146
2.20销轴零件146
2.20.1前言146
2.20.2材料及工艺147
2.20.3金相检验148
2.21拖拉机半轴零件149
2.21.1工艺调试及测试结果149
2.21.2测试结果分析151
2.21.3结论153
2.22惰轮轴零件153
2.22.1惰轮轴零件技术要求153
2.22.2惰轮轴零件感应淬火工艺154
2.23曲轴前后半轴零件154
2.23.1曲轴前后半轴零件技术要求154
2.23.2曲轴前后半轴零件感应淬火工艺155
2.24型号为1854.37.104的主动轴零件156
2.24.1型号为1854.37.104的主动轴零件技术要求156
2.24.2型号为1854.37.104主动轴零件感应淬火工艺157
2.25转子轴零件158
2.25.1转子轴零件技术要求158
2.25.2转子轴零件感应淬火工艺159
2.26E300.39.118驱动轴零件160
2.26.1E300.39.118驱动轴零件技术要求160
2.26.2E300.39.118驱动轴零件感应淬火工艺160
2.27花键轴套(BⅡ4-051-1-75)零件161
2.27.1花键轴套(BⅡ4-051-1-75)零件技术要求161
2.27.2花键轴套(BⅡ4-051-1-75)零件感应淬火工艺162
2.28Fiat长短叉轴(885142040)零件163
2.28.1Fiat长短叉轴(885142040)零件技术要求163
2.28.2Fiat长短叉轴(885142040)零件感应淬火工艺164
2.29后桥轴(54.38.610)零件165
2.29.1后桥轴(54.38.610)零件技术要求165
2.29.2后桥轴(802T.38.101)零件感应淬火工艺166
2.30转向节主销(15.31.114)零件166
2.30.1转向节主销(15.31.114)零件技术要求166
2.30.2转向节主销(15.31.114)零件感应淬火工艺167
第3章曲轴零件热处理实例169
3.1曲轴的表面强化处理169
3.2曲轴用钢及钢质曲轴的热处理170
3.2.1曲轴用钢170
3.2.2钢质曲轴的热处理170
3.3球墨铸铁曲轴的热处理172
3.3.1球墨铸铁曲轴的热处理172
3.3.2球墨铸铁曲轴的熔炼172
3.3.3等温淬火球墨铸铁(ADI)在曲轴上的应用173
3.4不同表面强化方法对曲轴疲劳强度的影响174
3.5锻钢曲轴的制造技术174
3.6几种型号曲轴的热处理工艺175
3.6.1曲轴预冷工艺175
3.6.261500020012R曲轴正火177
3.6.3曲轴感应淬火工艺180
3.6.4一种合金钢曲轴的热处理工艺187
3.6.5曲轴圆角强化工艺190
3.7曲轴常用几种感应器的结构设计案例199
3.7.1圆环感应器200
3.7.2鞍形感应器200
3.7.3静止式曲轴感应器(SHarP-C)201
第4章凸轮轴零件热处理实例202
4.1三缸凸轮轴204
4.2四缸凸轮轴208
4.3六缸凸轮轴209
4.4油泵PM凸轮轴渗碳过程控制210
4.4.1渗碳工艺研究210
4.4.2工艺调试及实验结果211
4.4.3结论212
4.5三种凸轮轴感应器的结构设计案例212
4.5.1单圈感应器212
4.5.2双圈感应器212
4.5.3八圈感应器213
第5章其他车辆零件热处理实例215
5.1齿轮类零件215
5.1.1齿轮材料215
5.1.2齿轮的热处理216
5.1.3热处理工艺对齿轮磨削裂纹的影响238
5.1.4大轮拖内花键孔零件缩孔原因分析及复原240
5.1.5从动螺旋锥齿轮零件淬火241
5.1.6齿轮零件渗碳淬火244
5.1.7齿轮等温正火工艺的探讨246
5.1.8重型汽车后桥从动锥齿轮淬火工艺248
5.2齿圈螺母零件252
5.2.1齿圈螺母的技术要求253
5.2.2齿圈螺母淬火感应器的设计253
5.2.3齿圈螺母淬火夹具的设计253
5.2.4齿圈螺母淬火工艺254
5.2.5齿圈螺母淬火工艺数控编程255
5.3齿圈类零件255
5.3.1内齿圈类零件256
5.3.2外齿圈类零件263
5.3.3支承圈零件265
5.4铲刀连接座类零件267
5.4.1铲刀连接座凹球面高频淬火成套关键技术的创新研究267
5.4.2铲刀连接座凹球面中频感应淬火实验内容303
5.5分离轴承座类零件305
5.5.1最初高频淬火工艺306
5.5.2改进后高频淬火工艺306
5.5.3结果分析307
5.5.4结论307
5.6内孔类零件307
5.6.1套筒类零件308
5.6.2套筒形内孔零件的高频感应加热表面淬火310
5.6.3薄壁套形零件315
5.6.4旋压薄壁筒形类焊接零件的热处理321
5.6.5薄片带孔零件的热处理324
5.6.6长内孔零件的感应淬火325
5.6.7主离合器分离套筒零件326
5.7拨叉、拨块类零件327
5.7.1换挡拨块327
5.7.2中倒挡拨叉328
5.7.3Ⅲ-Ⅳ挡拨叉330
5.7.4665-1702103Ⅱ-Ⅲ挡拨叉330
5.7.5大轮拖LF80-90变速拨叉333
5.7.6解决淬火裂纹的措施335
5.7.7调速叉(696-YB452)零件338
5.7.8引出装置操纵限位叉零件339
5.8推土机刀片类零件340
5.8.14125机型上的左主刀片340
5.8.24125机型上的右主刀片342
5.8.34125机型上的副刀片343
5.9推杆类零件343
5.9.1球头推力杆零件344
5.9.2Fiat80-90拖拉机1.89.5138997推杆零件348
5.9.3分离杆零件349
5.10杠杆类零件350
5.10.11.82/5129396杠杆350
5.10.21.89/5123965力调节长立杆351
5.10.3SZ804下拉杆热处理352
5.10.4槽口类零件感应加热淬火354
5.11螺杆零件的感应淬火工艺355
5.11.1工艺试验及结果分析356
5.11.2结论360
5.12东方红-150拖拉机的转向机蜗杆零件360
5.12.1蜗杆材料选用及技术要求361
5.12.2蜗杆的渗碳工艺361
5.12.3蜗杆渗碳后的热处理363
5.13小型拖拉机前桥转向节主销热处理工艺363
5.13.1前桥转向节主销原调质工艺364
5.13.2前桥转向节主销调质工艺改进364
5.14转向节主销中频淬火工艺改进366
5.14.1概述366
5.14.2技术要求366
5.14.3淬火工艺367
5.14.4经济效益369
5.14.5结论369
5.15等速万向节类零件370
5.15.1等速万向节钟形壳感应淬火370
5.15.2球头销感应淬火372
5.16活塞销渗碳淬火工艺改进374
5.16.1技术要求374
5.16.2热处理工艺及存在问题374
5.16.3工艺改进375
5.16.4结论376
5.17动力输出换挡拨销零件376
5.17.1动力输出换挡拨销零件技术要求376
5.17.2动力输出换挡拨销零件感应淬火工艺376
5.18牵引拉杆支座销零件377
5.18.1牵引拉杆支座销零件技术要求377
5.18.2牵引拉杆支座销零件感应淬火工艺378
5.19油缸销(5142030)零件379
5.19.1油缸销(5142030)零件技术要求379
5.19.2油缸销(5142030)零件感应淬火工艺379
5.20气门摇臂零件380
5.20.1气门摇臂零件技术要求380
5.20.2气门摇臂零件高频淬火工艺381
5.20.3淬火结果检验381
5.21犁头零件淬火381
5.21.1简介381
5.21.2工艺试验382
5.21.3结论383
5.22A31-25、A31-26弹簧零件淬火383
5.22.1简介383
5.22.2试验方法383
5.22.3理论分析385
5.22.4结论385
5.23球头螺栓零件386
5.23.1球头螺栓零件技术要求386
5.23.2球头螺栓零件感应淬火工艺386
5.24专用六角螺栓零件387
5.24.1专用六角螺栓零件技术要求387
5.24.2专用六角螺栓零件感应淬火工艺388
5.25曲柄零件389
5.25.1曲柄零件技术要求389
5.25.2曲柄零件感应淬火工艺389
5.26纵向旋转加热整体淬火法390
5.27PC钢筋热处理392
5.28拖拉机减磨板零件的淬火夹具的改进394
5.28.1概述394
5.28.2工艺试验395
5.28.3工艺试验数据结果分析396
5.28.4结论396
5.29导磁体在环缺面零件高频加热淬火中的应用396
5.29.1感应加热简介396
5.29.2导磁体的定义及作用397
5.29.3导磁体在环缺面零件上高频淬火应用397
5.29.4结论398
5.30一种导轨的超音频淬火工艺398
5.30.1概述398
5.30.2机床铸铁导轨的技术要求399
5.30.3淬火方式399
5.30.4结论401
5.31拖拉机制动器压盘表面强化技术401
5.31.1概述401
5.31.2项目工艺技术路线及大中轮制动器压盘现状402
5.31.3研究思路和技术方案411
5.31.4工装设计413
5.31.5工艺试验413
5.31.6项目所达到的目标426
5.31.7经济效益及其他效益分析427
5.31.8结果分析427
第6章车辆零件热处理缺陷分析实例429
6.1发动机连杆失效分析案例429
6.1.1简介429
6.1.2连杆用材和生产过程431
6.1.3脱碳、热处理缺陷对连杆失效的影响431
6.1.4材料、加工缺陷对连杆失效的影响434
6.1.5维护及使用不当对连杆失效的影响453
6.1.6连杆瓦磨损抱轴的影响457
6.1.7连杆螺栓与连杆瓦干涉的影响458
6.1.8连杆油孔裂纹造成的疲劳失效459
6.1.9相关件损坏(如拉缸)引起的影响460
6.2齿轮零件失效分析案例460
6.3发动机曲轴断裂分析470
6.3.1曲轴的受力470
6.3.2曲轴的失效形式案例470
6.4轴类零件失效分析案例490
6.5拨叉类零件失效分析案例494
第7章车辆零件热处理电源、机床及工装夹具498
7.1感应加热电路的调节及负载匹配498
7.1.1感应加热电路的调节498
7.1.2变压器和阻抗匹配502
7.1.3特殊电源的负载匹配与调节504
7.2感应加热电源508
7.2.1频率和功率的选择方法509
7.2.2感应加热电源的几种类型511
7.2.3中频感应加热电源的常见故障523
7.3感应加热的辅助设备527
7.3.1设备的冷却系统527
7.3.2计时器531
7.4感应线圈的设计与制作532
7.4.1感应线圈设计的基本原理532
7.4.2基本线圈的设计533
7.4.3常用线圈的变形设计536
7.4.4专用线圈544
7.4.5线圈制作559
7.4.6输出电源线564
7.5磁通集流器、屏蔽器和磁化器567
7.5.1磁通集流器567
7.5.2屏蔽器570
7.5.3磁化器573
7.6感应加热用机床案例574
7.6.1淬火机床的主要组成部分574
7.6.2GCK系列通用立式淬火机床576
7.6.3数控曲轴旋转感应淬火成套设备576
7.7感应加热的费用计算与分析577
7.7.1感应加热的费用组成部分577
7.7.2与其他热处理费用的比较579
附录1中频淬火机床感应加热淬火时有效热的形成与测算581
附录2高频淬火有效热的形成及测算583
参考文献585