細長軸真空淬火新工藝

■ 呼金明

我廠某產品所用細長軸采用轉爐加熱淬火，有不同程度的加熱淬火變形，校直工作量大。

我們研究應用VQO2-100真空爐淬火設備取代轉爐用于該工件加熱淬火，從而使工件熱處理硬度更均勻，表面光潔無氧化，解決熱處理變形量大的問題，工作環境得到改善。

1. 工藝原理

（1）細長軸外形細長（見圖1），以往采用轉爐加熱淬火，在爐內回轉加熱與出爐淬火過程中，細桿部出現程度不同的翹曲變形，校直困難致使報廢。

（2）VQO2-100雙室高真空爐盒裝件取代轉爐散裝加熱，實現了細長軸高真空加熱淬火，工件表面光潔無氧化，硬度更均勻，熱處理無明顯變形。工件校直合格率100%。

2. 高真空加熱淬火新工藝

細長軸外形為細長桿狀，熱處理是在成形后進行，表面不允許氧化脫碳，采用轉爐丙烷氣氛保護加熱，雖防止了淬火加熱氧化脫碳，但工件細桿部熱處理變形問題不同程度存在，熱后校直工作量大，熱后變形較大件校直廢品率高達1.5%。

圖1 細長軸示意

采用VQO2-100雙室高真空爐取代轉爐，實現了該工件高真空加熱淬火，內外質量均顯著改善，能夠有效解決熱處理變形報廢問題。

3. 采用高真空加熱淬火新工藝可行性分析

VQO2-100雙室高真空爐在＜10Pa真空度下，完全滿足工件無氧化脫碳加熱淬火要求；另外，新設備工藝參數設為程序自動控制，能排除人為不確定因素影響；控溫系統采用PID調解自動控溫，爐溫均勻度保證在±3℃，工件靠程序控制在淬火溫度均勻受熱，熱處理硬度散差小，表面光潔無氧化。

對于細長軸，采用料盒工裝裝件加熱淬火，有效保證出爐工件無表面降溫、淬火硬度不均問題，熱處理變形小。

4. 細長軸高真空加熱淬火新工藝方案

通過熱處理工藝試驗與試生產，改進并推出細長軸真空加熱淬火新工藝。

（1）設備選擇：VOQ2-100高真空雙室淬火爐。

（2）設計加工真空加熱工裝，改轉爐散裝加熱淬火為真空爐料盒裝件平放加熱輔具上加熱淬火，其中，支座1套，不銹鋼料盤20個，結構如圖2所示。

（3）淬火冷卻介質：KR328真空淬火油，使用溫度20～70℃。

（4）裝爐方式： 240～260件/盒，共10～20盒，1000～3000件/爐。

（5）工件分層平放，將工件頭部與細桿部相間平擺于料盒，保證無翹出件。

（6）針對真空加熱傳熱慢，為確保工件受熱均勻，組織良好，調試工藝參數，將淬火加熱時間由轉爐的15min，改為60～80min，保溫時間由原來的30min改為60min。真空油溫升至20℃后，選擇自動按鈕，自動取料、入油淬火。

圖2 真空爐料盒

圖3 細長軸熱處理工藝參數

（7）回火設備為RJ-35-6強對流井式回火爐，裝爐量1000～3000件，回火溫度：200℃±10℃，保溫時間：1.5～2h。細長軸真空熱處理新工藝參數如圖3所示。

5. 批量工藝驗證

2017年1月初進行批量生產驗證，工裝裝量：240～260件/盒，2453件/爐。淬火工藝：850～870℃×60min；回火工藝：190～210℃×90～120min。測試硬度46～50HRC，表面光亮，無翹曲，金相檢驗為回火屈氏體。

該批細長軸經驗證，熱處理硬度在產品要求44～50HRC范圍，金相組織合格，說明熱處理工藝正確可行。

6. 結語

（1）試驗與試生產表明，細長軸100%硬度檢測，全部為47～52HRC，滿足產品設計要求。熱處理后表面光潔無氧化，熱處理后無明顯變形，合格率100%，從根本解決了由于變形報廢的問題。

（2）采用VOQ2-100高真空爐取代轉爐，成功用于細長軸加熱淬火批量生產以來，不僅熱處理內外在質量顯著提高，而且極大改善了作業環境，降低了工人勞動強度。