卡車懸掛零部件淬火工藝質量檢測及控制

摘 要：分析了現代重型卡車懸掛系統零部件熱處理工藝的研究歷史和研究現狀，指出懸掛系統零部件熱處理工藝的重要性，對熱處理工藝的基本要求和質量檢測及控制方法進行詳細研究，最后總結將來熱處理工藝發展的方向，為提供熱處理工藝提供借鑒。

關鍵詞：卡車；懸掛系統；熱處理；淬火

引言

懸架是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力扭的重要部件，汽車行駛過程中懸架系統承受高頻外部激勵，其質量好壞對汽車行駛的平穩性、安全性起著至關重要的作用，在高速重載的卡車中懸架系統質量尤為關鍵。懸架彈簧正在向輕量化、高承載能力、高可靠性的方向發展。懸架零部件在經冷、熱成形后，均需熱處理。熱處理工藝對懸架系統零件的力學性能有重要影響，卡車懸架系統要求較高的強度和疲勞極限，其零部件的熱處理工藝更加關鍵。

一直以來，通過改進懸架零部件的熱處理工藝、熱處理介質和熱處理設備，提高汽車板簧的疲勞強度和使用壽命是關注的熱點。王于林[1]對厚板彈簧鋼油淬和后的組織與硬度進行了分析。王兆寅[2]對懸架板簧的加熱爐和加熱工藝做了研究。耿志江[3總結了多種60Si2Mn彈簧鋼熱處理工藝。劉富強[4]分析了兩種淬火油對板簧熱處理質量的影響。繆華[5]介紹了一種懸架用60Si2Mn 彈簧熱處理新工藝。李碩[6]設計了一種新的板彈簧成形淬火機提高熱處理質量。馮旭東通過實驗分析了淬火工藝參數對65Mn鋼組織及硬度的影響。

1 卡車懸掛系統零部件熱處理工藝簡介

懸架系統的零部件如彈簧、板簧等都要經過淬火、回火等熱處理工藝，熱處理后的硬度是使用時的強度表征，同時，零部件的疲勞強度、彈性極限、疲勞壽命等也可通過熱處理工藝后的硬度值進行估算。理論上，淬火+回火的硬度小于50HRC，硬度和疲勞強度呈線性關系，高硬度還可以提高松弛抗力，但高硬度時，會使彈簧鋼缺口敏感性增強，韌性和延展性下降。

由于受冶煉條件、制造工藝、表面質量及附加強化工藝的影響，懸架系統的各個零部件的疲勞壽命可能會表現明顯差異。因此，如何進一步提高懸掛系統零部件的疲勞強度，主要是如何提高熱處理工藝和設備到達較好的熱處理效果，仍需進一步研究。例如，零部件的化學表面改性熱處理；噴丸強化、預壓強化、預扭強化、壓角強化等都對零件的疲勞強度產生重要影響。近年來，為進一步通過熱處理工藝，強化零部件的表面強度、增加壓應力、提高疲勞強度，開始對卡車懸掛系統的板簧等部件進行滲氮、低溫液體碳氮共滲或硫氮共滲處理，同時進行噴丸強化，壽命可提高35%以上。由此可見，熱處理工藝對零部件的疲勞壽命具有很重要的影響。

2 懸掛系統零部件熱處理工藝的質量檢測及控制

對于一般的懸掛零部件，如熱卷螺旋彈簧、熱彎板簧以及熱沖壓的碟形彈簧德，最好是在熱成形之后，利用其余熱立即淬火。這樣可以省去一次加熱，減少彈簧的氧化脫碳程度，既經濟又改善了彈簧的表面質量。例如60Si2MnA鋼板彈簧目前采用的熱處理工藝是在900-920℃彎片之后，在850-880℃入油淬火。若受條件限制，也可在成形之后重新加熱淬火。

淬火溫度可根據材料的臨界溫度而定。淬火后材料的金相組織中，應無自由鐵素體和滲碳體，以免導致不均勻變形或疲勞強度的下降。淬火加熱時，應盡量防止氧化和脫碳。為了保證彈簧等零部件的質量，在鋼材的技術標準和各種金屬的制造與驗收技術條件中，對脫碳層的深度都有明確規定。目前，大型懸掛部件例如板簧成形加熱和淬火加熱，多采用火焰爐或電爐。為了防止或減輕表面氧化和脫碳，得到較高的表面質量，最好采用可控制氣氛的加熱爐，或使爐中氣氛略帶還原性，并采用高溫快速加熱的方法。對中小彈簧，可用脫氧良好的鹽浴爐進行淬火加熱。

一般來講，淬火宜在油中冷卻，以避免變形和開裂。用尺寸較大的碳鋼材料制造的彈簧，當要求不高時可用水冷。然而，為了減小變形量，除了采用正確的加熱和冷卻方法外，有時還采用專用淬火夾具進行成形淬火，例如板簧在彎板機上淬火，中、小型螺旋彈簧裝在心軸上或專用夾具上進行加熱和冷卻。彈簧的等溫淬火主要應用在要求熱處理變形小和希望獲得良好的塑性和韌性的情況。等溫淬火就是將彈簧加熱到該鋼種的淬火溫度，保溫一定時間，以獲得均勻的奧氏體組織，然后淬入Ms點以上20-25℃C的熔鹽中，等溫足夠的時間，使過冷奧氏體基本上完全轉變成貝氏體組織，再將彈簧取出，在空氣中冷卻。這種處理比普通淬火、回火處理的材料具有更高的延展性和韌性，而且彈簧極少變形或開裂。如果在等溫淬火后再加一次略高于等溫淬火溫度的回火，則彈性極限和沖擊韌性還能有所提高，而強度并沒有大的變化。等溫淬火時，鹽浴的溫度是根據彈簧所要求的力學性能決定的，必須嚴格控制。通常是稍高于該鋼種的Ms點，獲得下貝氏體組織。如溫度偏高，得上貝氏體組織，其硬度較前者低；如溫度過低，雖能提高彈性極限，但塑性、韌性較差，以致失去等溫淬火的優越性。

未來，隨著卡車向著重載、輕量化的方向發展，其熱處理工藝將在以下幾個方面提出更高的要求：高硬度化，增加碳含量，改善韌度，添加細化晶粒的元素；降低碳含量，提高疲勞性能，減少夾雜物的數量和控制夾雜物的形態，改善鋼材表面狀況，強壓處理，改善彈減抗力等。這些方面，都需要在熱處理溫度的選擇、熱處理介質以及熱處理設備等方面進行大膽的改進和研究。隨著自動控制技術的發展，對熱處理工藝過程進行自動控制和精確控制，也將是將來熱處理發展的必然趨勢。

3 結束語

通過分析現代重型卡車懸掛系統零部件熱處理工藝的研究歷史和研究現狀，發現隨著卡車向著重載輕量化的方向發展，熱處理工藝提出了更高的要求。通過總結實踐經驗中的一些先進熱處理工藝方法，對熱處理工藝的基本要求和質量檢測及控制方法進行詳細研究，提出將來熱處理工藝必將在高硬度化，增加碳含量，改善韌度，添加細化晶粒的元素，降低碳含量，提高疲勞性能，減少夾雜物的數量和控制夾雜物的形態，改善鋼材表面狀況，強壓處理，改善彈減抗力等方面進行探索。本文研究為熱處理工藝的質量控制和工藝改進提供借鑒。

參考文獻

[1]王于林，王孝軍.60Si2Mn厚板彈簧鋼油淬和PQA淬火劑淬火后的組織與硬度[J].熱加工工藝，1995，（5）：35-36.

[2]王兆寅，楊桂榮.成形淬火加熱工藝及加熱爐[J].鍛壓機械，1999，（7）：55-58.

[3]耿志江，岳新生，任向陽.60Si2Mn彈簧鋼熱處理工藝綜述[J].熱加工技術，2003，（1）：30-31.

[4]劉富強，黃建斌，郭云生.兩種淬火油對板簧熱處理質量影響的研究.熱加工工藝，2004，（12）：45-47.

[5]繆華.彈簧熱處理新工藝探討[J].材料熱處理技術，2008，37（18）：80-82.

[6]李碩.板彈簧成形淬火機設計[J].機械研究與應用，2010，（2）：59-61.

[10]馮旭東，楊剛，崔琳珠.淬火工藝參數對65Mn鋼組織及硬度的影響[J].熱處理技術與裝備，2009，30（3）：70-73.